Wat is post-translationele modificatie?
Post-translationele modificatie (PTM) is een proces in eiwitbiosynthese dat optreedt nadat een eiwit is vertaald uit ribonucleïnezuur (RNA). Het vertaalproces omvat het creëren van een keten van aminozuren die overeenkomt met de RNA-sjabloon. Als deze keten eenmaal is gevormd, is het eiwit gesynthetiseerd, maar het moet vaak verdere veranderingen ondergaan voordat het volledig functioneel wordt. Deze veranderingen staan bekend als post-translationele modificatieprocessen en omvatten driedimensionale vormgeving, vorming van disulfidebruggen, fosforylering of de toevoeging van andere moleculen.
Een van de meest eenvoudige post-translationele modificatie-acties die een eiwit kan ondergaan, is het aannemen van een stabiele, driedimensionale vorm die bekend staat als de natieve structuur. Dit proces vindt vaak direct na vertaling plaats en wordt aangedreven door hydrofobe interacties. Omdat de intracellulaire omgeving waterig is, bundelen hydrofobe groepen die water afstoten samen in het midden van het eiwit, weg van het water, waardoor een energetisch stabiele vorm ontstaat. Extra eiwitten, bekend als chaperonines, kunnen ook helpen nieuw gevormde eiwitten in hun juiste vorm te vouwen.
Disulfidebruggen en proteolytische splitsingsreacties zijn andere post-translationele structurele veranderingen die in eiwitten kunnen optreden. Als een eiwit twee cysteïne-aminozuurresiduen bevat, kan het een covalente binding vormen tussen de twee als ze goed zijn uitgelijnd, waardoor de conformatie van het eiwit wordt gewijzigd. Evenzo treden enkele structurele veranderingen op als gevolg van proteolytische splitsing, waarbij een enzym een stuk van het eiwit afsnijdt nadat het is vertaald. Een voorbeeld van dit proces is het eiwit insuline, dat in een inactieve voorlopervorm blijft totdat het proteolytische splitsing ondergaat om het actieve molecuul te vormen.
De toevoeging van functionele groepen, zoals fosfaatgroepen, sulfaatgroepen, acylgroepen of methylgroepen, is ook een gebruikelijke post-translationele modificatie. Deze groepen kunnen een eiwit activeren, remmen of aangeven dat het zich ergens anders in de cel verplaatst. Veel enzymen schakelen bijvoorbeeld tussen actieve en inactieve toestanden, afhankelijk van het feit of ze al dan niet zijn gefosforyleerd.
Ubiquitinatie is een andere vorm van post-translationele modificatie die cellen gebruiken om eiwitten te labelen. Het proces omvat de toevoeging van ubiquitine, een klein signaaleiwit, aan een actief eiwit om het op afbraak te richten. Hoewel ubiquitine soms ook kan fungeren als een signaalmolecuul, wordt het over het algemeen gebruikt om actieve eiwitten te wijzigen die de cel probeert af te breken. Op deze manier kan een cel de niveaus van verschillende enzymen en andere eiwitten regelen volgens veranderingen in de omgeving.