F15 Flashcards
Protein modifications and degradation
hvilke egenskaber har proteiner?
- Proteiner skal kunne være aktive og inaktive
- Denne funktion kan ses ved i hvert fald 2 forskellige former.
- Mange proteiner adoptere flere intermediate former også
- For at kunne starte og kontrollere skiftet mellem en proteinform til en anden, vil cellen kemisk gå ind og ændre aminosyre i protein
Udgaver af denne funktion varierer for forskellige proteiner - Dannelsen af ny kovalent binding i en polypeptidkæde er almindelig metode for at skabe langvarende ændringer i et proteins struktur og funktion
De fleste af disse bindinger er dannet mellem aminosyres sidekæder og funktionelle grupper i andre molekyler - Ikke-kovalente bindinger af ekstra molekyler via samme slags bindinger, som opretholder stabilitet i protein, kan skabe ændring i proteinstruktur og funktion for kort tid (mindre end ét sekund)
- Proteiner er klassificeret i 9 forskellige kategorier i forhold til deres funktion
Nogle kategorier har ens struktur træk også.
hvad menes der med inaktiv og aktiv form?
Proteiner ændrer struktur pga. Ikke altid skal proteinet udføre sin funktion hvorved den skal være inaktiv, derved ændres dens struktur så den ikke kan udføre sin funktion.
Dvs. hvert protein har en aktiv form og en inaktiv form, hvor begge skal være stabile og interchangeable, da ellers vil cellen ikke have brug for proteinet.
Når et protein danner en binding ændres, ændres deres form, når deres form ændres, ændres deres funktion.
hvad er bindingers sensitivitet
Ikke-kovalente bindinger har betydning for tertiære og kvartnære struktur
Dvs. ændringer i miljø omkring bindingerne har stor betydning for form og funktion af proteinet.
Hydrogenbindinger, Wan der Walls kræfter
Og hydrofobiske interaktioner
- Er stabile
- Få kemikalier kan forstyrre bindingerne
- Ved ændring af temp. Varmen cellens op, ekstra energi skaber større vibration i cellen, som vil måske separere atomer i dannelse af binding
- Ved nedkølding af cellen skabes større stabilitet og mindre vibration.
hvad er ionbindinger?
Ionbindinger
- Ligesom de andre bindinger - undtagen
- Er mere sensitive end de andre
- Ofte er molekyler i celle ioniske og celler ændrer koncentration af ioner og deres lokation
Ved øgning af koncentration af ioner skabes større styrke i elektrostatiske interaktioner mellem dem (ionisk styrke)
Disse ioner kan konkurrere for og faktisk erstatte aminosyre ioner i bindinger
- pH kan også have indvirkning på bindinger pga. tilstedeværelse af protoner og hydroxyl ioner i vand.
hvad er kovalente modifikationer?
Kovalente bindinger er stærkere end ikke-kovalente bindinger
Derved svære at bryde dem
Dog er alle kovalente modifikationer også reversible, da der findes enzymer, som kan bryde bindinger
hvor dannes disulfid bindinger?
Dannes hvor:
- mellem proteinsubunits via cystein aminosyre
oftest på celleoverflade og ekstracellulære rum
- mellem cystein aminosyre i sammen polypeptidkæde ved oxidation
hvordan:
- oxidation
- dvs. svære at bryde bindingen pga. der skal reduceres.
Bruges:
- ved mindskning af flexibilitet
- ofte permanente bindinger
hvad er ubiquitin?
Brug
- Proteinsekvens, der targenting for destruering af protein
- Sættes på Lys via isopeptid binding
Hvor:
- Sættes på sidekæde på nuclear eller cytosoliske proteiner
- Findes inde i celler
hvilke mekanisme sker ved brug af ubiquitin?
i cytosol
- protein bliver tagged med ubiquitin
- inde i proteasome findes protein kløvende enzymer
- de cytosol proteiner bliver kløvet
- de kløvede proteiner frigives til cytosol
- ubiquitin forbliver hel og kommer ikke igennem proteasome.
hvad er glycosylation?
Brug
- Bruges ved aktivering af protein
- Er nødvendig for fuld funktionalitet
- oftest forbliver proteiner glycolyseret resten af deres levetid.
Hvorfor
- Sukre er polære og indeholder -OH grupper, hvorved de kan danne hydrogenbindinger med hinanden, vand og aminosyre sidekæder
- Ved påsætning af sukre på polyoeotidkæde kan disse sukre danne og bryde hydrogenbindinger mellem aminosyre og derved ændre på proteins struktur
hvad er farnesylation?
modifikation ved brug af lipider
Brug:
- Lipidmolekyle påsættes en aminosyre
- Er kovalent bundet til sulfhydryl gruppe af aminosyre på nogle membranproteiner
Hvorfor
- Pga. lipiderne hydrofobe natur, kan de opnå deres laveste energiniveau/mest stabilie niveau, når de interagerer med phosphorlipid haler
- Dvs. de kan være ankre for cytosoliske eller ekstracellulære proteiner til membranen.
- En måde at hæfte proteiner til membraner.
hvad er phosphorylering?
Brug:
- Phosphatgruppe påsættes på -OH grupper
- Er kovalente bindinger
- Bruges ved inaktivering og aktivering af protein.
- Bruges ofte hos signalproteiner
Hvorfor:
- Phosphatgruppe er mindste funktionelle gruppe påsat aminosyre
- Er negativ ladet
- Den negative ladning kan have betydning for ioniske bindinger i et protein og kan danne nye ioniske bindinger med positive sidekæde tæt på dem selv.
- Dvs. celler kan fintune formen af proteinet
hvad er methylering/methylation?
Bruges på
- Histoner for at kontrollere gen expression.
- Hos proteiner ved signal transduktion, ved celledeling og programmeret celledød.
hvad er acetylering/acetylation?
Acetyl grupper
- Oftest på transkriptionsfaktor
De regulerer gen transskription ved cellevækst og bestemmelse af cellens form
Dvs. acetylgruppers påsætning på proteiner har stor betydning for cellen
hvad er ikke kovalente bindinger?
Brug
- Proteiner indeholder ofte flere bindingssite, en dedikeret til protein targeting.
En anden bindingssite for korte modifikationer (ikkekovalente bindinger)
Hvorfor
- Kort levetid for bindinger, sekund eller mindre
- Er energikrævende, da cellen vil opretholde mængden af disse molekyler med ikke kovalente bindinger.
hvad sker ved genkendelsessekvens?
proteiner sker primært targeting via genkendelses sekvenser
hvad betyder allosterisk?
Sekundære/andet bindingssite
Bruges så det ikke interferer med bindingssite for substrater
Allosterisk bindingssite bruges til kontrol af form af aktive site for enzymer.
hvad er G proteiner?
Proteiner som er afhængige af GTP/GDP eller non nucleotider for at kunne fungere ordentligt
hvilken funktion har enymer?
Funktion:
- Katalysere kemiske reaktioner/processer inde i cellen
- Har mange forskellige funktioner/egenskaber
- Øger sandsynligheden for at en kemisk reaktion sker.
hvorhenne findes enzymer?
Hvor:
- Hos encellede organismer: inde i cytoplasma/cytosol og organeller samt kerne
- Hos multicellulære organismer: også faciliterer reaktioner ude i ekstracellulære rum
- Er i alle organeller og i membran
hvordan fungerer enzymer?
Hvordan
- Binder sig til substrat eller substrater og konverterer dem til produkt/produkter
hvad er regulatory proteiner?
Funktion:
- Kontrollere funktion af enzymer ved at binde sig til dem og derved ændre deres form
Hvorfor
- Alle enzymer har mindst én specifik regulatory protein til dem
- Dvs. deres struktur i forhold til hinanden er ikke ens.
hvilke funktioner har strukturelle proteiner?
Funktion:
- Danner komplekser indeni og udenfor cellen
- Giver strukturel styrker til celle og væv
- Strukturelle proteiner binder kraftigt til hinanden og danne stærke komplekser
Hvorfor
- De danner stærke fibre eller fibrenetvæk som er form for stilladser i cellen
- De katalyserer ikke kemiske reaktioner
hvad er motility proteiner?
Funktion
- Interagerer med strukturelle proteiner og danner bevægelse inde i cellen.
- Disse bevægelser kan blive kalibreret til at specifikke organeller bliver flyttet
- Har ofte kvartnær struktur
hvilke funktioner har transport proteiner?
Funktion
- Kontrollere bevægelse af små molekyler over membraner
- Opretholder cellulær homøostase
- Hjælper med lagring af metabolisk energi i form af iongradient over membraner (potentiel energi)
Hvorfor
- Alle transport proteiner deler en fælles egenskab
Alle transportproteiner er transmembrane proteiner
- De har alle mindst en hydrofobisk aminosyre som kan stabilisere dem i hydrofobisk miljø i membraner.
hvad er hormonale proteiner?
Funktion
- Er kemiske signalstoffer mellem celler i multicellulær organismer
- De bliver frigivet i hormoner i circulatory system, som transporter hormonproteiner langt
Hvorfor
- Er små proteiner (måske peptid størrelse)
- Diffundrer nemt pga. størrelse
- Binder til celleoverflade proteiner på targetcelle
- Har fælldes egenskab/træk
De danner ikke komplekser som strukturelle proteiner
De bruger ikke metabolisk energi ved funktion
hvad er receptor proteiner?
Funktion
- Binder til signal molekyler
- Ændrer derved struktur
- Derved kan receptor sende signal gennem cellen.
- Har mindst 2 bindings site
Hvorfor
- Hører under gruppen signal proteiner
- De fleste kemiske signaler inde i cellen stammer fra receptor proteiner, hvor signalet transmitteres inde i cellen via andet signalstof eller protein (ofte enzymer)
- Findes i membraner og cytosol
- De deler ikke fællestræk
- Ved binding af stof til receptorprotein ændres dens strukturelle form
- Dvs. receptorproteiner har mindst 2 bindingssite. Et molekyles binding til receptor er afgørende for bindingssite for det andet molekyle
hvad er defensive proteiner?
Funktion
- Target farlige molekyler og neutraliserer dem
- F.eks. antibodies
hvad kalder man proteiner som tagger og neutraliserer farlige molekyler?
defensive proteiner - herunder antibodies?
hvad kan storage proteiner (lagringsproteiner)
Funktion
- Bruges for at celler kan binde og beskytte energikilder fra nedbrydning
- Dvs. proteiner binder til energikilder f.eks. fedt eller sukre.
hvilke kendetegn er der ved protein degradation
Protein degradation: Ved genbrug af ubrugelige proteiner. Reducerer protein til aminosyre til genbrug
Celler bruger 3 forskellige metoder for protein degradation, som er specifik for region af cellen
Proteasomer nedbryder proteiner i cytoplasma og i nucleus.
- Proteiner blive tagget ved kovalent binding af mange kopier af ubiquitin
Lysosomer nedbryder proteiner i endomembrane system også dem, som fanges af endocytose
Metalloproteinase nedbryder proteiner i ekstracellulære rum, dvs. tillader nyt arrangement i dette rum i multicellulære organismer.
Der er forskel i inaktive proteiner og ubrugelig proteiner
- Ubrugelige proteiner kan ikke ændre deres form og blive aktive og derved er tagget for degradation.
hvad er forskellen på ubrugelige og inaktive proteiner?
Der er forskel i inaktive proteiner og ubrugelig proteiner
- Ubrugelige proteiner kan ikke ændre deres form og blive aktive og derved er tagget for degradation.
hvad er proteolytiske enzymer?
Er specifik for hver celler
Funktion
- Kan kløve proteiner til fragmenter så metabolistiske enzymer kan konvertere dem til nye aminosyre, sukre etc.
Celler adskiller de proteolytiske enzymer fra de funktionelle proteiner ved barrierer. Dvs. cellen kan kontrollere hvilke proteiner der bliver degraderede.
Der er 3 regioner
- Proteasomer
- Lysosomer
- Ekstracellulære rum
hvad er proteasomer?
Struktur
- Et kompleks af subunits
Som er afhængige af hinanden for at kunne være aktive
- Danner en kanal, hvor degraderingen sker
Funktion
- hydrolyse peptidbindinger på proteinet
- proteiner skal være kemisk modificerede for at kunne komme ind i proteasomer ved kopier af ubiquitin (ubiquination – kovalent binding af ubiquitin til kæde polyubiquinitin)
- dvs. ved binding af ubiquinitin til protein tagges proteinet for degradering i proteasomer
- hydrolysere ikkefunktionelle proteiner i cytosol og nucleus
- ikke funktionelle proteiner fra ER få transporteret disse proteiner ud af organel og degraderet
hvor:
- i nucleus, derved kan degradering af ubrugelige proteiner ske i nucleus uden de skal transporteres ud af nucleus for at blive degraderede i cytosol
- i cytosol
hvorhenne finder man proteasomer?
hvor:
- i nucleus, derved kan degradering af ubrugelige proteiner ske i nucleus uden de skal transporteres ud af nucleus for at blive degraderede i cytosol
- i cytosol
hvad er lysosomer?
Funktion
- golgi app. Og andre membranbundende organeler/compartments
proteiner fra disse compartments bliver modificeret med M6P (et tag)
- dette tag M6P gør, at lysosomer kan kløve disse proteiner
- har enzymer, som kan nedbryde sukre og fedt.
hvor
- er membranbunden
Lysosomer indeholder enzymer og kan derved nedbryde alt (organeler, proteiner lipider etc.)
Får konstituenter fra lysosom, som kan genbruges.
Skal kunne dannelse af lysosomer
Skal kunne den overordnede processer for degredering af proteiner- ikke i detaljer.
hvor finder man lysosomer?
i membraner
hvilken proces sker ved fordøjelse af proteiner i lysosomer?
- lysosome modtager en vesicle fra plasma membran
- cargo indeholder proteiner og proteaser tagged fra Golgi app.
- vesicle fusionerer med lysosme, hvorved cargo frigives i lysosome
- derinde fordøjes proteiner af proteaser
proteaser er dannet i ER
de bliver leveret til lysosome via vesicle transport
hvad sker ved Proteinnedbrydning i ekstracellulære rum?
Cellen sender proteaser ud i det ekstracellulære rum og fjerner det protein som ikke skal bruges. Sendes proteinase inhibitatorer som kan finde proteinfragmenterne ud i det ekstracellulære rum og henter dem ind i cellen igen, hvorved de kan genbruges.
hvad sker der ved Proteinnedbrydning i ekstracellulære rum?
Cellen sender proteaser ud i det ekstracellulære rum og fjerner det protein som ikke skal bruges. Sendes proteinase inhibitatorer som kan finde proteinfragmenterne ud i det ekstracellulære rum og henter dem ind i cellen igen, hvorved de kan genbruges.
hvilken mekanisme sker ved fordøjelse af ekstracellulære proteiner?
- proteinaser kommer fra cytoplasma
- de bliver transporteret ud af cellen via vesicle transport
- vesicle fusionerer med plasma membran og frigiver cargo til ekstracellulær rum
- disse proteinaser nedbryder ekstracellulære matrix proteiner (kaldes proteolyse)
- proteinase inhibitor bliver også transporteret ligesom protease ud til ekstracellulær rum
- disse inhibitor hæmmer protease, hvorved de ikke kan nedbryde protein, rask protein og andre nærliggende celler.
Dvs. koncentrationen af proteinaser og inhibitor i det ektracellulære rum bestemmer hvor meget der skal fordøjes og hvor længe
Da cellen selv producerer både enzymet og hæmmeren for at kunne regulerer processen.
hvilke kendetegn er der for protein targeting ?
Alle proteiner er centraliserede i cytosol for eukaristiske celler
Mange proteiner er targeted for specifik cellulær lokation af singalsekvens.
Proteiner, som går ind og går ud af nucleus, holder den funktionelle form hele tiden.
Proteiner indgår i peroxisomer i en funktionel foldet stadie men deres transport er uden retning.
Proteiner for peroxisomer kommer fra fler kilder
Proteiner, som går ind i ER, mens de translateres og foldes i ER lumen. Der undergår de også posttranslationale modfikationer
Distinkte hydrofobiske skevenser i transmembrane polypeptider er ansvarlige for stabilisere dem i membranen
Proteiner, som går ind i mitokondrie og chloroplaster, er meget ens i posttrasnlational mekanismer. Dvs. de måske deler en fælles stamfader
Chaperone proteiner i cytosol og inde i mitokondrie og chloroplaster hjælper med at opretholde proteiner i udfoldet og foldet stadie.
Nogle mRNA´er kan blive lokaliseret til specifik region af cytosol, derved kan cellen kontrollere hvorhenne de producerede proteiner her koncentrerede henne. Actin og microtubule cytoskelet hjælper med dette.
Grundlæggende
- basesekvsen er kodet i en gener, som direkte reflekteres i sekvensen af aminosyre i et protein
- forskel i aminosyre sekvens resulterer i variation i protein form/struktur
- en celles egenskab til at kontrollere proteins form er en mekanisme for at kunne kontrollere proteinets lokation
- ved kontrol af form er mekanismen for cellen til at kontrollere proteinets funktion
- form, funktion og lokation er forbundet. De er alle kodet ind i gen.
hvad er primær lokation?
Primær lokation:
- når et protein kommer gennem flere forskellige lokationer, vil den første lokation være den primær
- den sekundær lokation vil være den næste lokation for proteinet.
hvad er et targeting protein?
En mekanisme for at transportere et protein fra cytosol til dens destination
Proteiner, som skal i organeller har specifikke tags, som tillader dem at komme ind i de bestemte organeller
Proteiner uden tag forbliver i cytosolen
hvad er signal sekvens?
Er en del af primær struktur hos protein
Ikke alle proteiner har en signal sekvens, hvorved de forbliver i cytosol
Signal sekvens angiver, hvor i cellen proteinet skal hen efter syntisering.
hvad betyder bidirectional?
Trafik mellem cytosol og nucleus sker i begge retninger
Proteiner u nucleus skal kunne være funktionelle både inde og ude for nucleus, hvilket gør, at de skal kunne have en stabil form på begge sider.
Dvs. nuclear transport ødelægger ikke permanent proteiners tertiære eller kvartnære struktur ved transport over membran.
hvad er Envejs transport ind og ud i nucleus?
Signalsekvens med envejsadgang: NLS for ind og NES for udgang
Transport igennem porer i nucleus membran gennem binding til receptorer kaldet importins og exportins. (chaparone proteiner)
importins og exportins følger protein hele vejen og er derved ikke membranbunden. (kaldes soluble proteiner)
hvad sker ved Protein transport gennem nucleus pore?
Proteinet er foldet op, men signalsekvens genkendes af andre proteiner og fører proteinet gennem en pore og ind i nucleus.
Importin binder sig til cargo og agerer chaperone, så cargo kommer igennem nuclear porer
Importin frigiver cargo ved at Ran GTP binder sig til importin (derved ændrer importin form)
Importin-Ran komplekt kommer ud af nucleus og ind i cytosplasm.
Ran konverterer GTP til GDP, hvorved Ran giver slip på importin.
Exportin gør den samme med de samme proteiner dog den anden vej.
Ran bliver hele tiden konverterte til Ran-GDP eller Ran-GTP så den kan genbruges.
hvad er docking?
Importins og exportins mekanisme
hvad er Peroxisomer?
Peroxins er essentielle proteiner for peroxisomer
Peroxisomal targeting singals (PTS) – signalsekvens for peroxisomer
- de befinder sig på cargo (proteiner, som skal ind i peroxisomer)
disse cargo er bundet til PTS receptorer i cytosol.
- PTS1 og PTS2 er receptorene og kaldes Pex5 og Pex7
- Ved binding til receptor til signalsekvens dannes docking kompleks på ydreoverfladen af peroxisomer
- Disse proteiner er bundet til ring kompleks.
- Ringkomplekset og docking komplekset til samen sanner importomer.
- Importomer importerer cargo ind i peroxisomer matrix.
hvad sker der ved mekanismen Pex5-mediated protein import I peroxisome matrix?
- Pex 5 bindes til PTS på cargo
- docking og ringkompleks danner sammen importomer, hvor cargo kan transporteres ind i matrix af peroxisomer.
- ubiquintin sætter sig på Pex5, hvorved Pex5 slipper membranen (ATP for både ubiquinitin og frigivelse fra membran)
- enzym fjerne ubiquitin fra Pex5 og derved kan Pex5 genbruges.
hvilke måder finder der for indsætning af peroxisomer membranproteiner (PMP)?
Der findes 2 metoder for indsætning af peroxisomer membranproteiner (PMP)
a) proteinerne (PMP) bliver syntiseret i cytosol og har en PTS. De er bundet til Pex19
komplekset binder sig til Pex3 i membranen af peroxisomer.
Derved kan proteinet indsættes i membranen
b) (for pattedyr) Pex3 indsættes i Pex16, som sidder i membranen, hvor Pex3 frigives til membranen (en indirekte måde)
c) PMP uden PTS syntiseres på overfladen ER og indsættes i ER membran via translocon
d) (for pattedyr) Pex16 indsættes i ER membran via panel. (en indirekte måde)
