Białka i kwasy nukleinowe

Notatki te z pewnością zawierają błędy i braki, więc jeżeli ktoś takowe zauważy prosiłbym by nie

zachowywał tego dla siebie, tylko dał mi znać na maila

[e-mail]

, postaram się je

jak najszybciej poprawić/ uzupełnić.

Slajdy dostępne pod adresem

http://www.biol.uw.edu.pl/zbm/wyklad/

hasło: mimoza

Wykład 2

Zwijanie się białek:

Język białek = kod genetyczny + kod foldu

1. Krytyczne punkty wierności translacji

a) Tworzenie aminoacylo-tRNA:

•

Rozpoznanie przez syntetazę aminoacylo-tRNA cząsteczki tRNA → łatwo, bo jest duże
i specyficzne

•

Rozpoznanie przez syntetazę aminoacylo-tRNA aa → trudne, bo jest sporo podobnych i
w miejsce dużego aa chce wejść mały. W enzymie istnieje miejsce wiązania i miejsce
edytujące, które jest mniejsze i funkcjonuje jako „próbnik” rozpoznający mniejsze aa i
nie pozwalający na ich przyłączenie

b) Dopasowanie kodonu do antykodonu → choć wiązania wodorowe (=wiązania H, moja
nomenklatura) spełniają funkcję stabilizującą to o wierności decyduje geometria
odpowiedniego dopasowania.
+selekcja błędu wynikającego z podobieństwa kodonó – przy 1 pz. Zasada:
Tworzenie i rozpad kompleksu są odwracalne i mają swoją szybkość. Istnieje białko AF1a,
które jest GTPazą towarzyszącą białku elongacyjnemu. Gdy hydrolizuje GTP rybosom jest
przesuwany.
Te trzy parametry (V

tworzenia

, V

rozpadu

i V

hydrolizy

) są tak dobrane, że istnieje 1-2 rzędowa różnica

wielkości promująca syntezę dobrych połączeń i degradacji złych.

2. Ogólne zasady fałdowania białek (fizyko-chemia i zabawy in vitro)

Stany w których znajdują się białka: Rozwinięty = sphagetti

Płynna globula = istnieją prawie wszystkie elementy II i
nawet III rzędowej struktury, ale nie wszystkie =). Ma podobną
objętość co zwinięte białko, ale więcej możliwych konformacji
Zwinięte = zwykle konformacja natywna

Christian Anfinsen – Nobel w 1972 za sikanie na rybonukleaze

Zależność Ramachandrana – w obrębie ruchomej części łańcucha N-C

α

-C istnieje ogromny zakres

dozwolonych kątó

Paradoks Levinthala – Założenia: 100 aa; 3 konformacje na aa; 10

-13

s na 1 sprawdzenie. Wynik =

fold zajmie 10

27

lat.

Zwijanie się białek odbywa się przez stany pośrednie. Metody sprawdzenie:

•

Dostępność niektórych grup dla różnych czynników np. RSH trap (dostępność SH)

•

Śledzenie zamiany deuter → wodór. Regulacja przez pH w różnych czasach

•

Przy usuwaniu czynnika rozwijającego (np. chlorku guanidyny) można badać zmiany
własności optycznych

Skurcz hydrofobowy = takie ułożenie łańcucha, które minimalizuje kontakt hydrofobowych reszt z
polarnym ośrodkiem. Mało specyficzny, ale duży wkład energetyczny w fold.

Powstanie systemu wiązań H – spory wkład E i bardzo swoisty efekt

Fold nie odbywa się po jednej, obligatoryjnej drodze. Dobrą wizualizacją jest lejek konformacyjny
(góra → rozwinięte białka; dół → konformacja natywna).
Dróg, choć wiele, to każda ogranicza liczbę możliwych konformacji, co rozwiązuje paradok
Levinthala
Różne drogi oznaczają różne tempo foldu tego samego białka np. lizozym (slajd => żółta →
szybka, czerwona → wolna).

Tempo foldu:

•

Lokalne minima E powodują zwolnienie

•

Zależy od tego, jakie struktury II rzędowe powstają:
◦

α-helisy – szybko [dziesiątki ns], bo z wiązań H aa blisko położonych

◦

β-harmonijki – wolno [100 μs – ms], bo wodory tworzące strukturę są dalego od siebie

Tej samej wielkości białka mogą posiadać bardzo różny czas foldu np. Cytochrom c i
fosfataza ... przy tej samej wielkości charakteryzują się różnicą 4 rzędów wielkości czasów
foldu!

Ośrodki nukleacyjne = fregmenty struktury III rzędowej niezbędne do powstania całego białka,
będące punktami wspólnymi różnych dróg zwijania.
np. domena WW (rozpoznaje helisy tworzone przez Pro) – badając jej fold udało się zlokalizować
kluczowe aa odpowiedzialne za tworzenie centr nukleacyjnych i okazało się, że jest ich stosunkowo
niewiele

Podsumowując, na fold składa się: I) Tworzenie się struktur II rzędowych

II) Zajście skurczu hydrofobowego
III) Powstanie centr nukleacyjnych wokół których fold
zachodzi dalej i które decydują o strukturze III rzędowej

3. Zwijanie się białek w komórce

Pamiętaj → synteza zachodzi od N-końca i jest wolniejsza od foldu
Szybkość syntezy => Prokariota ~20-30 aa/s

Eukariota ~kilka aa/s

(fold in vitro α-helisy był w ns, a może ona być w zasadzie cały, takim małym białkiem)
= synteza zachodzi w minutach i w jej trakcie łańcuch folduje tzw. zwijanie kotranslacyjne, w
przeciwieństwie to posttranslacyjnego zwijania in vitro

A. Co z tego? Czasem to wszystko jedno, ale czasem nie. Np. hemoglobina ma ~100 aa, ale już 80
może wiązać hem, czasem też przed końcem syntezy są tworzone oligomet i mostki disiarczkowe.

Lucyferaza (wielodomenowe, średnio-duże białko). Foldy:

Posttranslacyjnie → kiepsko się zwija i tworzy agregaty
W lizacie retikulocytów = z chaperonami → ok i trwa ~10 min
W lizacie rezem z syntezą → ok i trwa ~1-1,5 min

O szybkości zwijania decyduje to, czy jest ko-, czy posttranslacyjne

Niektóre białka bakteryjne zwijają się w sposób posttranslacyjny a ich analogi u Eukariontów w
kotranslacyjny. Prawdopodobnie rodzaj zwijania zależy od szybkości syntezy i aparatu białkowego
jej towarzyszącemu.
Bywa, że w heterologicznych układach białka Eukariontów nie chcą foldować u Prokariontów (ale
głupie te bacyle). Czemu?

•

Inne chaperony/ chaperoniny

•

Inna szybkość syntezy, a co za tym idzie preferencja do posttranslacyjnego zwijania
powoduje, że np. domena niezwinięta na N-końcu zacznyna agregować z czymś na C-końcu
etc.

B. Białka zwijane w ER/ GA, które przybierają stan natywny po modyfikacjach posttranslacyjnych
(głównie glikozylacji)

C. Białka, które z uwagi na swoją funkcję ulegają rozwinięciu w sytuacjach fizjologicznych.

•

Maszyny białkowe np. chaperonina GroEL i zmiana struktury jej klatki;) jest związana ze
zmianą struktury III rzędowej

•

Białka poddane stresowi mechanicznemu (rozciągane) np. cytoszkieletu białka, adhezyjne

Na marginesie:
Stres mechaniczny – Integryna połączona z fibronektyną. Sticte mechaniczny sygnał zmiany
konformacji integryny skutkuje przyłączeniem się do fibronektyny innej jej części i odczepienie
komórki.
Koniec marginesu.

D. Systemy natywnie rozwijające białka.

I) ATPazy w zewnętnej („górnej”) proteasomu, gdzie białko do degradacji jest rozwijane
II)Chaperony mające zdolność do dezagregacji białek → Hsp z grupy 100

E. Występowanie węzłów w łańcuchach polipeptydowych.
W bazach znaleziono 300 takich przypadków (tylko bazy struktur!)
Brak prawidłowości co do ich funkcji, czy natury ewolucyjnej, jednak zwykle w homologach.
Wyjątek – transkarbamylaza N-acetyloornitynowa:

Człowiek → brak węzłów
Bacyl → są węzły

Po co to? Prawdopodobnie stabilizuje:

•

Chroni przed degradacją

•

Również w proteasomie (ciężko wciągnąć coś, co się nie chce rozwinąć). Prawdopodobnie
dlatego takie żadkie – degradacja w proteasomie jest ważnym elementem regulacji wew.
kom.

Wykład 3

Przypomnienie – w komórce jest tłok molekularny (300-400 μg/ml), co daje duże szanse
oddziaływań niespecyficznych. Do tego synteza białek jest wolniejsza od zwijania (Prokariota 20-
30 aa/s; Eukariota ~4 aa/s) co powoduje fold kotranslacyjny, który zaczyna się już gdy 30 aa
wyjdzie z wąskiego gardła rybosomu. Fragment taki jest za krótki do odpowiedniego zwijania, co
dodatkowo utrudnia wyjątkowa gęstość w tej okolicy rybosomu, jednak np. α-helisy mogą się już
tworzyć.

Katalizatory zwijania:

1. Izomerazy peptydyloprolylowe (PPI) – decydują, czy przy Pro będzie konfiguracja cis (jest jej
6% i te enzymy ułatwiają jej przyjęcie) czy trans.
2. Białkowe izomerazy disiarczkowe (PDI) – poprzez tasowanie wiązań siarczkowych
przyspieszają ich powstawanie
3. Białka nic nie katalizujące ale biorące udział w zwijaniu:

Chaperony = rozpoznają liniowy motyw i tworzą kompleks z białkiem
Chaperoniny = „garnuszki” w których „rozgniatane” jest białko

Chaperony:

Hsp 70 (Eukariota, u Prokariota – DnaK) – ATP zależne, zburowane z 2 domen. Pierwsza wiąże
ATP, druga wiąże białko w bruździe rozpoznającej liniowe, hydrofobowe i co za tym idzie
niezwinięte fragmenty peptydów.
Działają razem z DnaJ i GrpE, które pomagają wiązać substrat i potem ATP.
Funkcje:

I)

Zwijanie przy rybosomie

II)

Transport niezwiniętych białek

III)

Zapobieganie procesowi wymiany domen. Jest to niekorzystne zjawisko,
jako, że może prowadzić do powstawania agregatów

Chaperoniny:

GroEL-GroES (u bakterii) – GroEL to 2 kubeczki zbudowane z 7 łańcuchów każdy, które od
zewnątrz mają powinowactwo do łańcuchów hydrofobowych i tam rekrutują niezwinięte białka.
Dołącza się wtedy do nich „czapeczka” GroES, która również ma hydrofobowy fragment i wpycha
białko do pułapki Anfinsena. Następuje wtedy ATPzależne ściśnięcie kubeczka.
Efektem tego jest 20 intymnych sekund dla białka w środku kiedy nie oddziałuje z innymi białkami
i może jeszcze raz się zwinąć.

Swoistość chaperonin:

a) Istnieją fagi eksprymujące czapeczkę Grp31, mającą powinowactwo tylko do ich białek.
b) Swoistość względem wilkości – GroEL-GroES = 58 kDa i co za tym idzie przestrzeń w

kórej dochodzi do zwijania ma swoją objętość → większe białka nie mogą wejść do klatki
Anfinsena i co za tym idzie nie będą procesowane, ale mniejsze też mają obniżony poziom
zwijania.

c) Swoistość względem składu aa – aa polarne wyściełające klatkę mają tylko 30-40 % aa

kwaśnych, więc białka z większą ilością aa kwaśnych będą preferowane.

Naprawdę są 2 grupy chaperonin:

(1) GroEL => w bakteriach, mitochondriach i chloroplastach. Z 7 łańcuchów x2 + GroES.
(2) Hsp60 => Eukarionty i Archeony. Z 8 podjednostek, bez czapeczki, ale z domeną o funkcji

„drzwiczek”. Nazywają się CCT i TRiC. Istnieją białka, które w nich się zwijają, a w

bakteryjnych nie mogą, co stanowi problem w układach heterologicznych w biotechnologii.

Hsp90 (aka PawKra) – Dimer o 3 domenach (ATPaza/ domena wiążąca substrat/ domena tworząca
dimer) o strukturze „nożyc” łapiących substrat. Stanowi aż 1-2% białek cytoplazmatycznych a ma
mało znanych substratów.
Oczywiście współpracuje z innymi białkami np. Hop, który ładuje na niego substrat, albo p23.
Substraty to:

➢

Receptory

➢

Czynniki transkrypcyjne (min. HSF1 działający jako trimer i odpowiedzialny za syntezę
Hsp w odpowiedzi na szok cieplny)

➢

Kinazy biorące udział w szlakach przekazywania sygnału. Wiele z nich to onkogeny np. Akt
hamująca apoptozę (lub co ciekawsze działająca antagonistycznie do AMPK na mTOR).
Dlatego Hsp 90 jest celem dla terapii antynowotworowej np. hamująca jego działanie
geldanamycyna hamując jego aktywność działa proapoptotycznie.

Małe chaperony → działają w okolicach rybosomu

TF – bakteryjny chaperon przeciwdziałający agregacji peptydów opuszczających rybosom (co
ciekawe, choć mniej istotne wykazuje on również aktywność izomerazy peptydylanowej).

U Eukariontów zasadniczo ich nie ma, choć są odpowiedniki o tej samej funkcji – NAC i
prefoldyna.

Wyspecjalizowane chaperony związane z metabolizmem histonów:

Jako, że histony mają fragmenty silnie hydrofobowe i zasadowe ogonki in vitro DNA się z nimi
skleja i wytrąca. W komórce istnieje specjalna grupa białek pozwalających odtworzyć strukturę
nukleosomową.

Biorą one też udział w wymianie i przechowywaniu histonów.

Część jest selektywna i wiąże tylko H

3

H

4

, albo H

2a

H

2b

, a wręcz bywają selektywne co do

wariantów!

Wszystkie te chaperony działają na zasadzie długich kwaśnych traktów aa i są „buforem” ważnym
dla struktury DNA.
__________

Obecność różnych chaperonów tworzy system dający możliwość różnych dróg zwijania różnym
białkom.
Translacja → Małe chaperoniny (u Pro, u Eu odpowiedniki np. NAC)/ Hsp70/ Hsp60

Zasadniczo istnieją 3 grupy białek względem chaperonów:

I. Nie potrzebują ich
II. Są im niezbędne
III. Mogą. Istnieje konkurencja foldu i związania przez chaperon, której wynik zależny jest od

ich dostępności

Model udziału chaperonów w zwijaniu białek:
Prokariota => TF → DnaK, DnaJ ~> GroEL-GroES
Eukariota => NAC + prefoldyna (Hsp 40) → Hsp 70 ~> TRiC

Niektóre białka wielodomenowe wymagają chaperonin, ale zwijają się poszczególnymi domenami
wchodzącymi do nich. Być może dlatego e Eukariota brak czapeczki.
__________

Nietypowe chaperony:
Hsp 104 (Eu) i ClpB (Pro) – zbudowane z 2 pierścieni a aktywności ATPazy, przez który
przeciągany jest substrat. Mogą rozwijać agregaty. Bywa, że białko takie może potem zfoldować, a
może być tak, że te chaperony od razu się połączone z proteazami.
Hsp 100 są bardzo istotne dla przeżycia komórki w warunkach stresowych.

W przypadku agregatów rozpoznawanie końców białek odbywa się przez Hsp 70.

Mechanizm niszczenia agregatów jest wykorzystywany przez włókna amyloidowe (np. prionowe)
do powielania się → zniszczenie środka dzieli całość na dwie części, które agregują niezależnie.

Chaperony wewnątrz cząsteczkowe = będące częścią łańcucha polipeptydowego.
Dwa rodzaje :

1) Zwinięcie cząsteczki i proteoliza np. subtylizyna, będąca proenzymem i jej N-koniec po

foldzie jest odtrawiany. Jeśli się ją rozwinie to trzeba dodać fragment N-końcowy z
zewnątrz, żeby mogła się znowu zwinąć. W przypadku mutacji N-końca zmienia się Km
enzymu, a jak się go rozwinie i doda z zew. dobry to wraca do normy.

2) Po zwinięciu odtworzenie struktury IV rzędowej

Kompleksy białkowe, gdzie jeden partner jest niezbędny do zwijania drugiego:
Apoptoza → kompleks DFF45 z endonukleazą DFF40. W trakcie apoptozy DFF45 jest
degradowany przez kaspazy i DFF40 może dimeryzować i ciąć DNA. Żeby ten układ nie ciekł
DFF45 jest chaperonem DFF40, który musi przejść przez ten kompleks aby być aktywnym.
Składaniem RNA z domenami RRM → tak samo, chaperon tu to W2F65 z białkiem W2F35

Niewłaściwe zwijanie białek:

Istnieją inne minima energetyczne niż formy natywne:



agregaty



inne stabilne foldy

Agregaty dzielimy na :

•

nieuporządkowane agregaty, powstałe dzięki niespecyficznym oddziaływaniom
hydrofobowym

•

amyloidy, będące włóknami o regularnej strukturze złożonymi z białek o nienatywnym
foldzie

Agregaty mogą powstawać przy wymianie domen.

Włókna amyloidowe, choć powstają z różnych białek mają charakterystyczną i podobną strukturę
tzw. crossed-β o ułożeniu prostopadłym do osi β-harmonijki (być może uniwersalna właśnie
dlatego, że pochodzi od łańcucha głównego).

Peptyd Aβ (ze znaku ZBM) → choroba Alzheimera
Amylina → cukrzyca (dodatkowo jej struktura jest stabilizowana przez oddziaływania łańcuchów
bocznych)

Okazuje się, że nawet α-helikalna mioglobina w odpowiednich warunkach (bez hemu i po kilku
godzinnym gotowaniu w PCA) może się przekształcić we włókno amyloidowe z czego by
wynikało, że da się praktycznie wszystko w nie przekształcić.
Jednak nawet analizy in silico dowodzą, że taka opcja jest wykluczona.
Wynika to z tego, że nie jest to efekt nieswoistej agregacji a naprzemiennej obecności
hydrofilowych i hydrofobowych aa. Oznacza to, że powstawanie włókien jest jednak zależne od
sekwencji (choć oczywiście nie ma konsensusu!). Dowodzi tego np. analiza podmian aa w białku
Aβ, która pokazuje, że gdy na końcu odpowiedniej sekwencji wprowadzimy Pro, lub Gly to łamią
onę strukturę i utrudniają powstawanie włókien.

Włókna rosną rekrutując białka z pośrednich stanów foldu.

Choć powstają wolno, to z uwagi na znaczną barierę energetyczną są praktycznie nie odwracalne.

Formowanie β-kartek sprzyja formowaniu włókien amyloidowych np. fosfataza acylowa.

Rosnąc włókna te stają się centrami nukleacji.

Wykład 4

Modele do badań nad włóknami amyloidowymi:

Komórki ssacze – pierwsze, ale wiadomo, że włókna powstają wszędzie
S. cerevisiae – Sup35 → fenotyp wt, indukuje podniesienie poziomu ekspresji Sup35,
struktura, gdzie z β-harmonijek fragmenty wystają poza.

Ogólnie istnieją różne ułożenia β-harmonijek we włóknach np. fragmenty na zewnątrz, różne
modyfikacje posttranslacyjne aż do różnych struktur II rzędowych. Wynika to z tego, że różne
włókna mają różne zarodki.

Ważne doświadczenie → Zrobiono hybrydowe białko z 2 różnych białek tworzących złogi
amyloidowe (z 2 różnych drożdży). W zależności od tego z którego z białek zrobiono zarodek w
taką strukturę przekształcała się hybryda. Ważnym spostrzeżeniem było to, że in vivo do danego
organizmu trzeba było dać zarodek z niego, żeby się tworzyły.

Sporo jest chorób z tym związanych, głównie neurodegeneracyjne:

•

Alzheimer

•

Parkinson

•

Encefalopatia gąbczasta

Dzielą się one na systemowe (głównie białka występujące we krwi) i inne (np. związane z
cukrzycą).

Mechanizmy amyloidoz są zasadniczo związane z toksycznością białek:

•

Mechanicystyczna

– wynika z tego, że złogów jest od groma

•

Neurodegeneracyjna

– tu różne. Prawdopodobnie często to nabywanie nowej funkcji przez

inny fold jeszcze przed uformowaniem złogu np. wystawiania hydrofobowych fragmentów,
które będą oddziaływały z błonami

Przykłady toksyczności białek:

Rycyna – działa na rybosomy (zwykle nie ma jej w organizmie)
p53 – onkogen (toksyczność związana ze zmianą funkcji)

Choroba Creutzfelda-Jakoba:

Nobel dla Stanleya Prusinera za czytanie Stevensona.

Sposób jej przenoszenia zmienił to, jak postrzegamy czynniki zakaźne (że nie musi być kw.
Nukleinowego).
Choroba ta pokonuje barierę międzygatunkową → od wściekłych krów.

Priony – błonowe białko PrP

C

z 3 α-helisami i sporej części nieustrukturalizowanej,

zmodyfikowane posttranslacyjnie np. GPI (do błony) + glikozylacja.
Funkcja nieznana, choć są sugestie, że helatują Cu

2+

, ale konck-outy nie mają fenotypu

2 formy:

➔

PrP

C

= „dobra”

➔

PrP

SC

= „zła”

Obie są identycznie modyfikowane posttranslacyjnie, jednak na PrP

SC

nie działają proteazy a

zmiana dotyczy przekształcenia pętli nieustrukturalizowanej w β-harmonijkę.

Przenosi się przez wchłonięcie przez komórki dendrytyczne w jelicie i potem wędrówkę węzłami
chłonnymi do CUN.

Większość amyloidaz nie ma czynnika infekcyjnego, a „rodzinną” wersję.

W przenoszeniu się między gatunkami istnieje ten sam problem co u drożdży. Centra nukleacyjne
„działające” u 1 gatunku nie muszą u innego → charakter białek znajdujących się w komórkach
decyduje o możliwości przenoszenia między gatunkami.

Komentarz do schematu ze slajdu „szczepy prionów i bariery transmisyjne”.

1. Może dojść do konwersji centrum nukleacyjnego (potomek mysz- mysz transgenicza)
2. Zdarza się selekcja jednego z możliwych szczepów złogów

Choroba Alzheimera (AD – od Alais Alzheimera)

Nie jest zakaźna (choć da się homogenatami z mózgu).

Przyczyna to peptyd Aβ.
Prekursorem jest białko APP, obrabiane przez sekretazy (grupa proteaz błonowych) β i γ (α
przecina w środku i zapobiega rozwojowi choroby).
Podstawowym czynnikiem korelującym z występowaniem choroby nie jest sekwencja białka APP,
ale aktywność sekretazy (konkretnie jednego z jej łańcuchów – preseniliny).

Niestety obraz całej choroby jest bardzo nieczysty:

1) Tworzą się złogi amyloidowe
2) Jest hiperfosforylacja białek Tau
3) Występują zaburzenia w transporcie Ca

2+

Alzheimer jest zasadniczo chorobą ludzi starych, z uwagi na długi jej rozwój w warunkach in vivo
(wolna akumulacja płytki amyloidowej).

Ewolucja zasadniczo stara się usuwać białka mogące tworzyć złogi, a jeśli już do dodaje sekwencje
niepozwalające na zły fold.
Są wyjątki, gdy złogi są wykorzystywane np. Spidroina do budowy sieci u Nephila edulis.

Kontrola jakości białek:

Usuwanie białek o złym foldzie jest ważne, bo nawet jeśli nie powstaną z nich włókan amyloidowe,
to mogą tworzyć nieustrukturalizowane agregaty.
Systemy te działają również na białka niekompletne i uszkodzone (co czasem nam w biotechnologii
bruździ).

Systemy te są zasadniczo oparte na chaperonach (rozplecenie i skierowanie na ścieżkę
prawidłowego zwijania) lub proteasomach (egzekucja).

Kontrola jakości w ER

Transport białek do ER jest kotranslacyjny, a zwija się tam ~1/3 wszystkich białek.

Są 2 systemy kontroli:

I. Typowy

– rozpoznanie przez chaperony i transport do proteasomu

II. UPR

– atypowy system 3 składnikowy. W jego skład wchodzą białka błonowe ER:

(1) IRE1 – przy braku chaperonów bruzda wiążąca tego białka może łączyć się z

hydrofobowymi fragmentami białek od strony światła ER. Wtedy od strony
cytoplazmatycznej wykazuje aktywność endonukleazy

(2) ATF6 - po przecięciu uwalnia czynnik transkrypcyjny kontrolujący syntezę chaperonów
(3) PERK – ma aktywność kinazy i gdy jest niepołączony z chaperonami fosforyluje czynnik

eIF2α blokujący translację

W odpowiedzi na stres spada poziom wolnych chaperonów w komórce i co za tym idzie

tych związanych z wymienionymi czynnikami. Gdy rybosom związany z ER
kotranslacyjnie syntetyzuje białko do ER wiąże się ono z IRE1, które tnie mRNA przy
rybosomie. Jednocześnie ATF6 działa na podniesienie poziomu chaperonów a PERK
wpływa na hamowanie translacji.

Dodatkowo IRE1 tnąc mRNA chaperonu Hac1 usuwa z niego zawadę przestrzenną i

umożliwia jego translację.

Białka natywnie nieustrukturalizowane (IUP – intrinsically unstructured proteins)

np. kalpastatyna będąca inhibitorem kalpain

Eukariota → 33-38% białek. Zwykle mają one kilka domen zwiniętych i duże fragmenty
(kilkadziesiąt – kilkaset aa) nieustrukturalizowane.
Działają z ustrukturalizowanymi partnerami i wtedy w nich również pojawia się struktura.
np. p27

Kip1

z CDK2/CycA, albo topoizomeraza 1 w C-końcowej domenie o charakterze płynnej

globuli.

Prokariota → kilka%

Pewne aa występują z różną częstością w IUP i w białkach globularnych i na podstawie tych
korelacji te procenty.
Zasadnicze cechy ich sekwencji:

•

dużo aa naładowanych i mało hydrofobowych

•

Dużo Pro i Gly niszczących strukturę II rzędową

•

Dużo powtórzonych motywów

IUP to głównie białka o charakterze regulatorowym z kilkoma miejscami oddziaływań(nawet
p53!). Brak ich w enzymach metabolizmu podstawowego, z uwagi na to, że wiążą one małe
substraty.

➢

Brak struktury III rzędowej zwiększa podatność na działanie proteaz, co jest zaletą u białek
regulatorowych

➢

IUP są zwykle mniejsze → bardziej ruchliwe →

szybciej mogą z czymś oddziaływać

➢

IUP szybciej zmieniają konformację →

słabsze oddziaływania na większej przestrzeni

Kompleksy rozmyte (fuzzy complexes) = kompleks 2 białek bez jednoznacznej struktury

Statyczne → kilka natywnych kompleksów
Dynamiczne → 1 białko wiele kompleksów z różnymi cząsteczkami

Organizmy termofilne

•

Inne od ATP przenośniki energii

•

Trochę inny skład błony

•

Inna topologia i skład (więcej GC) DNA

To głównie Archeony, mają białka zmienione, ale nie zupełnie różne.
Istnieje różnica w składzie aa, ale nie ma pewności, czy wynika ze zwiększonej stabilności białek,
czy ze zmiany składu DNA.

Zasadniczo – ich białka są sztywniejsze, oparte w większej mierze na wiązaniach polarnych (dużo
„spinaczy”) niż „molekularnych”. Mniej Pro i Gly, co zmniejsza łatwość przechodzenia między
strukturami wyższego rzędu, oraz zmniejsza giętkość.

Pilie – występują wiązania izopeptydowe między kolejnymi β-kartkowymi podjednostkami z
motywem LPXTG, co zwiększa ich wytrzymałość mechaniczną (podobnie w adhezynach).

Modelowanie - bo chcemy struktur a nie mamy dostępnych z metod fizycznych. Zasadniczo przez
homologię, albo przewidywanie foldu o min. energii.

Inżynieria białkowa – robimy nowe fajne białka np. czynniki transkrypcyjne, albo enzymy
restrykcyjne.
Projektujemy na podstawie znanych, kluczowych miejsc foldu i istniejących białek np. Janus po
zmianie poniżej 50% aa zupełnie zmienił swoją strukturę.

In-cell NMR – badanie struktury białek in vivo pokazuje o dziwo, że w komórce ich struktura jest
luźniejsza niż in vitro.
Wydaje się, że można mówić o zmianie podejścia do badań nad strukturami białek, za Anfinsena
używało się metod chemii, współcześnie to raczej fizyka (NMR i krystalografia).

Ostatnio aktualizowane: 2009r.

„Łowienie na wędkę”