Co je to degradace proteinů?
Buňky štěpí proteiny z různých důvodů, od jejich inaktivace po použití až po pomoc při buněčné signalizaci. Tento proces, známý jako degradace proteinu nebo proteolýza, probíhá neustále uvnitř buněk. Hladiny bílkovin musí zůstat v mezích specifických pro správnou funkci buněk, takže buňky mají řadu způsobů, jak tyto molekuly strávit.
Různé proteiny se rozkládají různou rychlostí. Strukturální proteiny a enzymy mají tendenci trvat déle než regulační proteiny a mohou mít poločasy jeden až tři dny. V závislosti na proteinu může být každou hodinu rozloženo z méně než 10% dostupných molekul na 100%.
Degradace proteinů vyžaduje energii ve formě adenosintrifosfátu (ATP). ATP je spotřebován speciálními buněčnými enzymy, nazývanými proteázy, jejichž úkolem je trávit proteiny na jejich aminokyseliny, které jsou jeho složkami. Kvůli energetické potřebě proteolýzy nedochází k tomu náhodně. Některé sloučeniny mohou místo toho značit proteiny pro destrukci.
U regulačních proteinů, které existují pouze 5 až 120 minut před degradací, hraje roli malý protein ubiquitin. Proteiny s delší životností mohou být označeny ubikvitinem, aby je označily jako destrukční. To upozorňuje na větší proteázové komplexy, nazývané proteazomy, že by se měl protein rozkládat. Protein je přijímán uvnitř a tráven uvnitř proteazomu, struktura existující jak v buněčném jádru, tak v buněčném těle.
Proteasy, které podporují degradaci proteinu a obsahují proteazom, nejsou vyráběny ve svých aktivních formách. Jsou vytvářeny jako preproteiny, které mají větší velikost. Aktivace těchto proteinů obvykle vyžaduje odstranění inhibičního proteinu nebo štěpení určité oblasti na proteinu.
Existuje několik enzymů, které jsou schopné degradace proteinu. Každý štěpí peptidové vazby uhlík-dusík, které existují mezi aminokyselinami. Serinové proteázy mají enzymy, jako je trypsin a elastáza, které používají zbytek aminokyseliny serinu k napadení peptidovou vazbou. Jiné proteázy používají zinek, aspartátové zbytky nebo jiné molekuly pro podporu rozrušení peptidové vazby.
Struktury zvané lysozomy mohou také degradovat proteiny nespecifickým způsobem. Ty existují jako uzavřené prostory uvnitř buněčné stěny. Jsou schopni absorbovat proteiny a rychle je trávit.
Přesná rychlost trávení závisí na určitých podmínkách. Například nedostatek živin tyto rychlosti zrychlí. Méně důležité molekuly jsou nejprve degradovány proteiny, protože jejich proteolýza uvolní aminokyseliny za vzniku nezbytnějších proteinů.