Vad är proteinnedbrytning?
Celler bryter ner proteiner av olika skäl, allt från inaktivering av dem efter användning till hjälp vid cellsignalering. Denna process, känd som proteinnedbrytning eller proteolys, sker ständigt inuti cellerna. Proteinnivåer måste hålla sig inom specifika nivåer för att celler ska fungera korrekt, så celler har olika sätt att smälta dessa molekyler.
Olika proteiner bryts ned i olika hastigheter. Strukturella proteiner och enzymer tenderar att hålla längre än reglerande proteiner och kan ha halveringstider på en till tre dagar. Beroende på proteinet kan allt från mindre än 10% tillgängliga molekyler till 100% brytas ned varje timme.
Proteinnedbrytning kräver energi i form av adenosintrifosfat (ATP). ATP konsumeras av speciella cellulära enzymer, kallad proteaser, vars uppgift är att smälta proteiner i deras komponentaminosyror. På grund av proteolysens energibehov inträffar detta inte bara slumpmässigt. Vissa föreningar kan istället markera proteiner för destruktion.
För regulatoriska proteiner som endast existerar i 5 till 120 minuter före nedbrytning, spelar det lilla proteinet ubiquitin en roll. Långlivade proteiner kan märkas med ubiquitin för att markera dem för förstörelse. Detta varnar större proteaskomplex, kallade proteasomer, att ett protein ska brytas ner. Proteinet tas in och smälts in i proteasomen, en struktur som finns både i cellkärnan och i cellkroppen.
Proteaserna som främjar nedbrytning av proteiner och innefattar proteasomen tillverkas inte i sina aktiva former. De skapas som förproteiner, som är större i storlek. Aktivering av dessa proteiner kräver vanligtvis avlägsnande av ett hämmande protein eller spjälkning av ett visst område på proteinet.
Det finns flera enzymer som kan proteinnedbrytning. Var och en klyver kol-kvävepeptidbindningar som finns mellan aminosyror. Serinproteaser har enzymer såsom trypsin och elastas, som använder en rest av aminosyran serin för att attackera peptidbindningen. Andra proteaser använder zink, aspartatrester eller andra molekyler för att främja brytning av peptidbindningen.
Strukturer som kallas lysosomer kan också bryta ner proteiner på ett ospecifikt sätt. Dessa finns som tätade fack i cellväggen. De kan ta upp proteiner och smälta dem snabbt.
Exakta grader av matsmältning beror på vissa villkor. En brist på näringsämnen, till exempel, påskyndar dessa hastigheter. Mindre viktiga molekyler utsätts först för proteinnedbrytning, eftersom deras proteolys skulle frigöra aminosyror för att bilda mer nödvändiga proteiner.