Hvad er proteinnedbrydning?
Celler nedbryder proteiner af forskellige årsager, lige fra inaktivering af dem efter brug til hjælp til celle-signalering. Denne proces, kendt som proteinnedbrydning eller proteolyse, foregår konstant inde i cellerne. Proteinniveauer skal forblive inden for specifikke niveauer for, at celler kan fungere korrekt, så celler har forskellige måder at fordøje disse molekyler på.
Forskellige proteiner nedbrydes i forskellige hastigheder. Strukturelle proteiner og enzymer har en tendens til at vare længere end regulatoriske proteiner og kan have halveringstider på en til tre dage. Afhængigt af proteinet kan overalt fra mindre end 10% af de tilgængelige molekyler til 100% nedbrydes hver time.
Proteindedbrydning kræver energi i form af adenosintrifosfat (ATP). ATP konsumeres af specielle cellulære enzymer, kaldet proteaser, hvis opgave er at fordøje proteiner i deres komponentaminosyrer. På grund af proteolysens energibehov forekommer dette ikke blot tilfældigt. Visse forbindelser kan i stedet markere proteiner til destruktion.
For regulatoriske proteiner, der kun findes i 5 til 120 minutter før nedbrydning, spiller det lille protein ubiquitin en rolle. Længere levede proteiner kan mærkes med ubiquitin for at markere dem til destruktion. Dette advarer større protease-komplekser, kaldet proteasomer, om, at et protein skal nedbrydes. Proteinet indtages inde og fordøjes inde i proteasomet, en struktur der findes både i cellekernen og i cellelegemet.
Proteaserne, der fremmer proteinnedbrydning og omfatter proteasomet, fremstilles ikke i deres aktive former. De oprettes som præproteiner, som er større i størrelse. Aktivering af disse proteiner kræver normalt fjernelse af et inhiberende protein eller spaltning af et bestemt område på proteinet.
Der findes adskillige enzymer, der er i stand til proteinnedbrydning. Hver spaltes carbon-nitrogen peptidbindinger, der findes mellem aminosyrer. Serinproteaser har enzymer, såsom trypsin og elastase, der bruger en rest af aminosyreserinet til at angribe peptidbindingen. Andre proteaser bruger zink, aspartatrester eller andre molekyler til at fremme brud på peptidbindingen.
Strukturer kaldet lysosomer kan også nedbryde proteiner på en ikke-specifik måde. Disse findes som forseglede rum inden i cellevæggen. De er i stand til at optage proteiner og fordøje dem hurtigt.
De nøjagtige fordøjelseshastigheder afhænger af visse betingelser. Mangel på næringsstoffer for eksempel vil fremskynde disse hastigheder. Mindre essentielle molekyler udsættes først for proteindedbrydning, da deres proteolyse ville frigøre aminosyrer til dannelse af mere nødvendige proteiner.