Degradacja aminokwasów

egzogennych



Ciągła degradacja i synteza białek
występuje we wszystkich organizmach



U człowieka dziennie wymianie ulega 1-
2% całkowitego białka, głównie mięśni



Szybka degradacja w tkankach
podlegających strukturalnym
przekształceniom np. w szyjce macicy
podczas ciąży



Prawie 75% uwolnionych aa jest
ponownie wykorzystywanych, z
nadmiaru N tworzy się mocznik

Degradacja białek



Podatność białka na degradację wyraża
okres połowicznego rozpadu t

1/2



T

1/2

białek wątroby – od mniej niż 0,5h

do ponad 150h



T

1/2

dla enzymów metabolizmu

podstawowego jest długi (>100h) a dla
enzymów regulatorowych krótki (0,5-
2h)



O T

1/2

decydują reszty aa na N-końcu –

(reguła końca N)

Reguła końca N

Reszty silnie

stabilizujące (t

1/2

>20h)

Reszty silnie

stabilizujące (t

1/2

>20h)

• Ala

• Cys

• Gly

• Met

• Pro

• Ser

• Thr

• Val

• Ala

• Cys

• Gly

• Met

• Pro

• Ser

• Thr

• Val

Reszty bezpośrednio

destabilizujące (t

1/2

=2

do 30 minut)

Reszty bezpośrednio

destabilizujące (t

1/2

=2

do 30 minut)

• Arg

• His

• Ile

• Leu

• Lys

• Phe

• Trp

• Tyr

• Arg

• His

• Ile

• Leu

• Lys

• Phe

• Trp

• Tyr

Reszty destabilizujące

po modyfikacji

chemicznej (t

1/2

=3 do

30 min)

Reszty destabilizujące

po modyfikacji

chemicznej (t

1/2

=3 do

30 min)

• Asn

• Asp

• Gln

• Glu

• Asn

• Asp

• Gln

• Glu

Inne sygnały degradacji:

• kaseta destrukcyjna (D-box)

• sekwencja PEST (Pro-Glu-Ser-Thr)

Enzymy

uczestniczące w

degradacji

białek

Enzymy

uczestniczące w

degradacji

białek

Proteazy

Proteazy

Endopeptydazy

Endopeptydazy

Egzopeptydazy

Egzopeptydazy

Aminopeptydazy

Aminopeptydazy

Karboksypeptydazy

Karboksypeptydazy

Degradacja krążących we
krwi peptydów



Np. hormony



Utrata cząsteczki kwasu sjalowego z
nieredukujących końców ich
oligosacharydowych łańcuchów



Internalizacja przez
asjaloglikoproteinowe receptory
hepatocytów



Degradacja przez katepsyny
(lizosomalne proteazy)

Degradacja białek



Pozakomórkowe i związane z błoną –
degradacja w lizosomach (niezależnie
od ATP)



Nieprawidłowe lub krótko żyjące białka
– degradacja w cytozolu (wymaga ATP i
ubikwityny)

Ubikwityna



Małe, konserwatywne

białko u

Eucaryota



8,5 kDa i 76 aa



Znacznik białek przeznaczonych do
degradacji



Kosztem energii pochodzącej z
hydrolizy ATP, łączy się kowalencyjnie
resztą glicyny z kilkoma grupami ε-
aminowymi lizyny białka

Ubikwitynacja



3 enzymy:

›

Enzym aktywujący ubikwitynę E1

›

Enzym koniugujący E2

›

Ligaza ubikwitynowo – białkowa E3



Etapy:

›

Utworzenie wiązania tioestrowego między
końcową –COOH Ub a grupa –SH E1 (kosztem
ATP)

›

Przeniesienie zaaktywowanej Ub na –SH E2

›

Przeniesienie Ub na ε – NH

2

białka docelowego

Ubikwitynacja



Jedna przyłączona Ub jest słabym
sygnałem degradacyjnym



Powstają łańcuchy poliubikwitynowe
poprzez przyłączanie kolejnych Ub do
Lys-48



Szczególnie wydajne są sygnały
złożone z 4 lub więcej Ub



O specyficzności substratowej procesu
decyduje E3

Proteasom



Tu degradacja ubikwitynowanych białek



Wielopodjednostkowa proteaza zależna
od ATP



Nie degraduje Ub  ponownie
wykorzystywana



Kompleks białkowy 26S złożony z 2
części:

›

Proteasom 20S o aktywności katalitycznej

›

Podjednostka regulatorowa 19S

Kompleks 20 S



700 kDa



2 x 14 podjednostek



4 pierścienie, każdy z 7 podjednostek



Na końcach „beczułki” podjednostki α



Pierścienie wewnętrzne budują podjednostki β



Aktywne miejsca proteaz na N-końcach białek
podjednostek β, które mają tam Ser lub Thr



Dzięki strukturze kompleksu miescja aktywne są
wyizolowane od związków znajdujących się na zewnątrz
„beczułki”



Substraty stopniowo degradowane bez uwalniania
produktów pośrednich aż do peptydów o długości 7-10 aa

Podjednostka 19S



Funkcja regulatorowa, blokuje dostęp
do 20 S



700 kDa, 20 podjednostek, wiąże się po
obu stronach 20 S



Specyficznie wiąże się do łańcuchów
poliubikwitynowych



Najważniejsze jest 6 różnych ATPaz



Zawiera również izopeptydazę, która
odcina nienaruszone cząs. Ub