Wykład 5
ZAZNACZAM: NIE WIEM CZY TEJ BABCE CHODZIŁO O PROTEOSOM CZY O PROTEASOM, WG MNIE TO JEDNO I TO SAMO ALE ONA CIAGLE MOWILA PROTEASOM, WIEC TAK PISALAM MILEJ LEKTURY - Chodzi o proteasom ;) (przypis Gołąbka)
Mówimy o systemie degradacji białek, kiedy odkryto system translacji nikt nie myślał o tym jak te białka sa generowane , wszystkich zachwycał sam mechanizm, dlatego ten system degradacji białek spotkał się z zainteresowaniem naukowców dopiero w latach 80. Powiedzieliśmy sobie, że ubikwityna, która jest bardzo ważna w tym systemie jest małym białkiem, które ma 76 par aminokwasów i ze może tworzyć łańcuch cząsteczek, przynajmniej 4. Mamy tu sekwencje tej ubikwityny, z tym ze nie wszystkie sekwencje nas interesują, interesuje nas glicyna która jest na C-koncu i jeżeli mamy jakikolwiek białkowy substrat, i on ma gdzieś tam w środku lizynę, to ta lizyna razem z Glicyna tworzy wiązanie izopeptydowe to jest normalne wiązanie peptydowe, z tym ze w tym wiązaniu bierze udział grupa aminowa „epsilon” lizyny wchodzącej w skład substratu. Kolejna resztę ubikwityny przyłączają się do tej pierwszej, wykorzystując fakt, ze ona tez ma pośrodku łańcucha polipeptydowego swoja własna lizynę, czyli lizynę numer 48. Właśnie w taki sposób się ten łańcuszek ubikwityn robi. I teraz my się oczywiście zajmiemy enzymami, które do tego doprowadzają.(opis rysunku) Do tego, żeby wyznakować białko potrzeba tego łańcuszka, ponieważ ubikwityna jest małym białkiem a te białka, które sa degradowane sa często duże a jedna taka mała lizynka to jak rzep na psim ogonie - jest mała i niewiele znacząca. Potrzeba jest tych cząsteczek ubikwityny więcej. Oczywiście ubikwityna znajduje się, czy jest przyłączana kowalencyjnie do rożnych białek- do tych które żyją w próbówce. Pół godziny i do tych które żyją godzinę czy dwie, czy kilka dni, wiec sama ubikwityna nie decyduje o tym ile istnieje białek - ona jest tylko znacznikiem i ktoś czy cos jest tu czynnikiem decydującym o tym które białko zostanie wyznakowane. Teraz musimy się przez chwilę zająć tymi właśnie mechanizmami które prowadza do znakowania. Otóż w tym procesie uczestniczą 3 enzymy: one zostały nazwane E1, E2 i E3. Nazwy te sa ważne do dzisiaj, z tym, ze dodano informacje jaka maja one aktywność: E1- enzym aktywujący ubikwitynę, E2- to tzw. Enzym koniugujący, E3- jego nazwa to rekognina (ang. Recognition- rozpoznanie) , dlatego, ze to właśnie E3 decyduje do jakiego białka przyłączy się ubikwityna. Druga nazwa to ligaza ubikwityny, bo ligaza łączy dwie cząsteczki- w tym przypadku białko i ubikwitynę, lub jeszcze inaczej : ligaza ubikwityna: białko. Teraz opis rysunku dotyczy on działania tych enzymów: „mamy tu pałętające się po cytoplazmie cząsteczki ubikwityny, dopada się do nich teraz enzym E1 i wiąże się do ubikwityny przez wiązanie tioestrowe, czyli enzym wykorzystuje swoja grupę -SH i z utworzeniem cząsteczki wody tworzy się wiązanie tioestrowe - kowalencyjne połączenie między enzymem E1 a ubikwityną, ten enzym jakby wyłapuje ja i teraz przenosi ją na enzym E2, który łączy się z ubikwityną dokładnie tak samo. Jak widzicie do tej pory enzym E1 w ogóle nie ma kontaktu z tym białkiem, które ma zostać zdegradowane , to jest powiedzmy takie popychadełko, które nie wie kto będzie ofiarą tej napaści tak naprawdę o tym które białko ulegnie wyznakowaniu decyduje E3. Mamy substrat i ten substrat musi być rozpoznany przez białko E3, czyli przez ta rekogninę, dopiero wtedy enzym E2 dołącza się i katalizuje reakcję tworzenia wiązania kowalencyjnego, tego wiązania izopeptydowego z tym białkiem. Teraz mamy kompleks: zdegradowane białko: enzym E3 :enzym E2, znakują ubikwityną białko, teraz dołącza się E4- enzym który dołącza kolejne ubikwityny, enzym E4 został odkryty i opisany później. Teraz ten twór to jest proteasom , tutaj trafia to degradowane białko, (pamiętacie może takie stare kosze na śmieci kształtu walca z taką pokrywą ?? wiec taki proteasom przypomina właśnie taki starożytny kosz na śmieci) i okazuje się ze do tego kosza, do tej niszczarki trafia tylko białko, dlatego, ze nie ma sensu, biologicznego sensu, żeby tam do środka wpadł łańcuszek ubikwityny i żeby ubikwityny zostały zdegradowane bo przecież one za chwilę będą znakowały inne białko, wiec tu w tej klapie, w tym wieczku proteasomu znajduja się tzw. Enzymy DUB- deubikwitynujące- odcinaja od czasteczki enzymu ubikwitynę, tak, żeby one nie zostały zdegradowane i do środka wpada jedynie białko i produktem powstającym w proteasomie są peptydy liczace od 10 do 14 aminokwasow, które sa potem degradowane przez inne, niespecyficzne peptydazy. W tez sposób bialko zostaje zdegradowane do pojedynczych aminokwasow, które mogą być wykorzystane po prostu do syntezy danych białek. Teraz interesuje nas najbardziej enzym E3, bo nie wiemy na jakiej drodze enzym E3 wybiera substrat. Rosyjski uczony zaczął to badac i otarł się o nagrode Nobla, i stwierdził on ze o tym które białko jest bardziej stabilne i dłużej żyje a które nie decyduje aminokwas na N- koncu i ta zasada która on odkrył nazywa się zasada N- konca. Otoz on zaczal podejrzewac ze jeśli mamy cala liste aminokwasow to niektóre z tych aminokwasow jeżeli się znajda jako pierwszy aminokwas tutaj ( cos pokazuje nadal na rysunku) to sa tzw. Aminokwasy stabilizujące, czyli jeśli bialko zaczyna się od takiego aminokwasu to jest bardziej stabilne, a sa aminokwasy destabilizujące i jeżeli z kolei jako pierwszy aminokwas na N- koncu będzie taki wlasnie enzym stabilizujący to takie bialko będzie zyło dłużej. Zespol tego naukowca otrzymal całą serię beta- galaktozydaz - jest to produkt genu lac-z , tylko ze ta jego galaktozydaza rozniły się jednym aminokwasem - pierwszym. Oni metodami inżynierii genetycznej zaprojektowali geny beta- galaktozydaz różniących się po prostu tym pierwszym aminokwasem , w związku z tym on otrzymal cala serie enzymow, które określił jako x galaktozydazy, gdzie x oznaczało ten pierwszy aminokwas i teraz jak miał już ta cala serie tych galaktozydaz to inkubował ja z ekstraktem komorkowym. Liczył na to, ze w tym ekstrakcie komorkowym sa te wszystkie E1, E2, E3 i po prostu mierzono czas- jak długo istnieje ta beta galaktozydaza w tym ekstrakcie komorkowym i okazalo się ze długość zycia tej b- galaktozydazy zalezy od tego jaki ma ten pierwszy aminokwas . jeszcze raz: miał ekstrakt z Komorek E. coli i miał b-galaktozydazy zaczynająca się od argininy taka b-gal miala okres poltrwania 2 minuty to samo było gdy pierwszym aminokwasem była: lys, phe leu, trp i Tyr. Potem zaczeła się seria b- gal które miały okres poltrwania ponad 600 min wlasnie pani miła zaznaczyla ze nie musimy tych aminokwasow znac na pamiec(lys i arg- to aminokwasy detabilizujace jeśli to zapamiętamy to będzie dobrze). Jest jeszcze jedna sprawa o ktorej musimy sobie powiedzieć otoz co się stalo jak ten rusek porównał okres poltrwania w ekstrakcie z E. coli i z drożdży okazało się ze tutaj wyniki były inne bo Az do praktycznie glutaminy te wszystkie b- gal miały stosunkowo krotki okres poltrwania a potem kolejna grupa to były takie b- gal które miały okres półtrwania powyżej 1200 min . czyli to jak długo zyje białko zależy oczywiście od tego czy na N- koncu jest aminokwas stabilizujący czy destabilizujący ale zależy również od organizmu, czyli od właściwości całego tego zespolu enzymow E1, E2, E3, wiec gdybysmy porownali właściwości tych aminokwasów w rożnych modelach: E. coli, drożdże, muszka owocowa, człowiek to się okazuje Se tekie najbardziej destabilizujące to sa lizyna i arginina, co do pozostałych to bardzo często zalezy to od gatunku, od przynależności i to był pierwszy krok do badan nad stabilnością białka. Czyli teraz nasuwa się putanie czy w Komorkach ludzkich, muszki, drozdzy itd. Jest jeden czy wiecej enzymow E1, E2, E3. Otoz w komorce jednego gatunku istnieje w zasadzie 1 enzym E1, dlatego, ze on ma jedynie za zadanie związać kowalencyjnie ubikwitynę. A ze ubikwityna jest jedna to starczy jeden enzym aby ja rozpoznac , jeśli chodzi o enzymy E2 czyli te koniugujące to ich jest już kilka izoform a może nawek kilkanaście, dlatego, ze enzym E2 kontaktuje się z enzymem E3 a za chwile się okaze ze jeśli chodzi o enzym E3 to w Komorkach sa setki izoform tego enzymu, czyli jeden enzym E2 nie byłby w stanie rozpoznac wszystkich lizoform enzymu E3 bo one sa zbyt zróżnicowane czyli już tutaj istnieje pewien podział. Największe bogactwo izoform wystepuje wśród enzymow E3 bo dany enzym E3 ma powinowactwo do pewnej grupy substratow. Teraz zastanawiamy się dlaczego to odkrycie mialo takie wielkie znaczenie- a dlatego ze teraz możemy już zaczac rozumiec dlaczego u niektórych ludzi pojawiaja się choroby związane z gromadzeniem się białka. Otoz wyobrazmy sobie ze mamy zmutowany enzym E3p( literka p oznacza odpowiednia izoforme tego enzymu) , to oznacza, ze te substraty nie będą rozpoznane przez żaden enzym E3, bo ten który jest odpowiedzialny za ich zdegradowanie zostal zmutowany, czyli jego substraty sa wiecznie zywe. To wcale nie jest korzystne z pktu widzenia komorki ponieważ te białka powinny zostac usuniete a nie sa wiec albo robia cos złego albo w najlepszym a może w najgorszym razie tworza zlogi białkowe i mogą tworzyc uszkodzenie lub śmierć komorki, czyli ewentualne uszkodzenia lub mutacje enzymow E3 mogą się wiazac z chorobami i oczywiście rozne enzymy E3 rozpoznaja te swoje substraty w różny sposób. Pokazuje jakis schemacik obrazujacy jakie mogą być te możliwości. Otoz my już wiemy, ze istnieje cos takiego jak zasada N- konca . mamy ten bialkowy substrat i jego n koniec i mamy arginine- jeden z destabilizujacych aminokwasow i mamy jakis enzym E3alfa który rozpoznaje bialko z arginina na n-koncu ale musimy wiedziec, ze zasada n- konca to jest wierzcholek gory lodowej, dlatego ze zasada n- konca nie da się wytłumaczyć degradacji bardzo wielu białek, ponieważ: wiemy, ze białko x istnieje w komorce 48 godzin i nie ma na n-koncu arg, wiec co się dzieje ze po 48 godzinach jakis enzym E3 zaczyna się nim interesowac i zaczyna go degradowac? Dlaczego nie zrobil tego wczesniej? Otoz okazuje się ze bardzo często jest cos takiego: mamy sobie bialkowy substrat i teraz to bialko ulega fosforylacji, pamiętamy- modyfikacje potranslacyjna polegajaca na fosforylacji białka, mówiliśmy o tym wczesniej, ze np. do 2 reszt seryny mogą zostac przyłączone grupy fosforanowe i to jest ten przypadek- mamy białko z 2 gr. Fosforanowymi i przyłączenie tych grup to jest wyrok śmierci dla tego białka dlatego ze pojawia się jakies białko E3, jakis enzym który w swoim centrum katalitycznym ma dodatnio naładowane aminokwasy i teraz ten enzym Az piszczy żeby związać nasz substrat który ma 2 ujemnie naładowane grupy, dopóki ich nie miał to E3 nie wykazywał zadnego zainteresowania tym białkiem, dlatego ze jego centrum aktywne nie miało szans rozpoznac takiego substratu bez ładunkow ujemnych na powierzchni, czyli fosforylacja może być sygnalem do degradacji bialka. Inny przykad: otoz mamy inne białko które będzie rozpoznane przez enzym E3 dopiero po tym, jak się przyłączy do niego jakies dodatkowe bialko one razem tworza kompleks, który jest rozpoznawany przez enzym E3. Taka sytuacja istnieje In vivo a konkretnie w takim przypadku jak tu: otoz mamy białko p53- my będziemy o nim jeszcze duzo mowic bo okresla się go mianem „strażnik genomu” mutacja albo uszkodzenie tego białka lub jego zbyt niski poziom prowadzi bardzo często do nowotworow. Wyobrazmy sobie ze ktos zostal zarażony wirusem HBV, niektóre formy tego wirusa powoduja raka szyjki macicy i teraz jedno z białek kodowanych przez tego wirusa HBV nazywa się onkoproteina E6 ( nie ma to zadnego związku z tymi E1, E2… itd. To zupełny przypadek) i teraz ta onkoproteina wiaze się z bialkiem p53 , tworząc wlasnie taki kompleks, który jest rozpoznawany przez jeden z enzymow E3, czyli dzialanie tego wirusa polega na tym, ze ta onkoproteina wiaze się z tym bialkiem p53 (nie jestem pewna w koncu czy to B czy D 53 - powinno być p53!!!) i przyspiesza jego degradacje, czyli tego bialka, które jest uwazane za strażnika genomu. Bialko wirusowe samo w sobie nowotworu nie powoduje, ale zmniejsza poziom białka p53, a to białko jest strażnikiem genomu. Czyli takie mogą być możliwości działania enzymow E3 . teraz pokazuje tabelke: interesuje nas pierwsza kolumna „nazwa choroby” i tu mamy syndrom angelmana ,rodzinna choroba Parkinsona(z pokolenia na pokolenie), kolejne to parkinsonizm we wczesnym wieku- tez uwarunkowane genetycznie i teraz patrzymy jakie sa tego przyczyny i okazuje się ze w każdym przypadku chodzi o mutacje pewnego genu, pytanie co koduja te geny związane z tymi chorobami? One koduja enzym E3, który ma tez te aktywność enzymu ubikwitynujacego, czyli mutacje genow kodujących enzymy E3 prowadza własnie do gromadzenia się złogow białkowych i to co wczesniej mówiła: jeśli ktorys z enzymow E3 jest nieaktywny bo jego gen jest zmutowany to mamy tez doczynienia z gromadzeniem złogow białkowych. Oczywiście takie przypadki choroby alzheimera czy Parkinsona uwarunkowanych genetycznie jest Malo, większość tych przypadkow to tzw. Przypadki sporadyczne, ale nie w sensie ze rzadkie tylko my nie wiemy czym sa spowodowane- czy dieta, sposobem odzywiania czy może jakimis toksynami. Wiemy np. ze wysoki poziom cholesterolu ma związek z choroba alzheimera, ale tez do konca nie wiemy jaki. Kiedy zaczeto zastanawiac się ze te choroby ze złogami białkowymi ze to sa prawdopodobnie choroby gdzie ten system ubikwityny i proteosomu zle dziala i zaczeto badac ten proces dokładniej. Jeżeli powstaja złogi białkowe to znaczy ze te bialka nie sa degradowane w proteosomie a my nie wiemy z jakiego powodu a może z takiego powodu ze one wcale nie sa znakowane ubikwityna? Czyli można by przypuszczać ze albo uszkodzone sa enzymy E3 albo E2 może nawet E1 i zaczeto badac te agregaty białkowe aby sprawdzic czy jest w nich jakis slad ubikwityny. W jaki sposób to zrobic? No można stosowac przeciwciała przeciwko ubikwitynie i izolujemy taka tkanke, gdzie sa te zlogi białkowe, dodajemy przeciwciała, one sa w jakiś sposób wyznakowane i jeżeli się teraz okaze, ze te agregaty białkowe zaczynaja świecić na zielono (od wyznakowania fluorochromem) to po tych wszystkich plukaniach i obmywaniach możemy powiedziec: aha jeśli te wszystkie przeciwciała znakowane fluoresceina wiaza się z agregatami bialkowymi a to były przeciwciała przeciwko ubikwitynie to znaczy ze w tych agregatach jest ta ubikwityna i taki wniosek własnie wyciagniemy ze ubikwitynacja zachodzi w miare prawidłowo, ale nie zachodzi degradacja proteasomu czyli z jakiegos powodu zahamowana jest jego aktywność czyli tego kompleksu proteaz które odpowiada za degradacje bialka. Mamy kilka rodzajow proteasomow u roznych eukariontow. Ten występujący u ludzi nazywa się 26S, chodzi tu o stałą sedymentacji jest to duze białko o duzej masie i to wieczko ma stałą sedymentacji 19S a rdzen ma stałą sedymentacji 20S i to jest taki rdzeń jakby pusty w środku wiec w tamten srodek wpada to białko które ma ulec degradacji a proteazy Az piszcza żeby zdegradowac cos, co wpadnie tam do srodka . okazuje się ze z jakiegos powodu uszkodzony jest własnie ten proteasom, nie działa tak, jak powinien. 10-12 lat temu pojawiła się hipoteza według ktorej przyczyna obniżonej aktywności proteasomu jest obecność takiej zmienionej formy ubikwityny, która się nazywa UBB+1. Autorzy taj hipotezy uważają, ze dopóki mamy w Komorkach normalna ubikwityne, te która ma 76 aminokwasow to jeszcze wszystko jakos działa ale z wiekiem zaczyna się pojawiac obok tej normalnej formu ta zmieniona ubikwityna i ona jest inhibitorem proteasomu . jak dziala ta zmieniona forma ubikwityny: mamy po jednej stronie normalny łańcuszek ubikwityny, po prawej stronie mamy tez ten łańcuszek ubikwityny, tyle tylko ze w niektórych przypadkach zamiast tej normalnej ubikwityny jest ta zmieniona, to jest tzw. Wydłuzona forma ubikwityny. Wyobraźcie sobie niszczarke w biurze i wy w tym biurze pracujecie i od czasu do czasu wrzucacie tam papiery do zniszczenia, ale w pewnym momencie żeście nie zauważyli i wrzuciliście tam papiery spięte takim solidnym metalowym spinaczem, ale z tym spinaczem to ona już sobie nie poradzi i jeszcze zescie ja uszkodzili tym metalowym spinaczem, tak mniej wiecej działa ta wydłuzona ubikwityna. Skad ona się bierze? To jest własnie najdziwniejsze w tym wszystkim i jeszcze tego nie wiadomo. Otoz autorzy tej hipotezy to jest zespol neurologow z instytutu badań mózgu i oni twierdzą ze z wiekiem z jakiegos powodu coraz częściej szwankują mechanizmy regulatorowe, które powoduja ze na poziomie mRNA z ubikwityny znikaja 2 nukleotydy i dlatego zmienia się na koncu ramka odczytu, przesuwa się, znika kodon STOP czyli translacja ubikwityny nie konczy się po 76 aminokwasie, tylko szuka dalej sekwencji odczytywanej jako kodon STOP i w ten sposób zamiast 76 ma 96 aminokwasow i ta wydłużona ubikwityna jest inhibitorem aktywności proteasomu i tego zjawiska nie można nazwac mutacja bo to zachodzi na poziomie mRNA i dlatego autorzy tej pracy nadali stosowny opis zmienionej a nie zmutowanej formy ubikwityny - UBB+1, która powstaje w wyniku delecji 2 nukleotydów w mRNA kodującym ubikwityne, ta delecja nosi nazwe „molecular misreading” Czyli nieprawidłowy odczyt i z tego powodu ta ubikwityna jest wydłużona nie ma tej koncowej leucyny 76 i jest to endogenny inhibitor proteasomu. Autorzy tej teorii twierdza, ze to molecular missreading dotyczy nie tylko ubikwityny, oni twierdzą ze to się dzieje w wielu cząsteczkach i dlatego z wiekiem takich niefunkcjonalnych cząsteczek jest coraz wiecej i ponieważ wśród nich jest ubikwityna i jest to inhibitor proteasomu to ten system degradacji białek zaczyna działac mniej sprawnie i to jest przyczyna tworzenia się agregatow białkowych, wiec krotko mowiac związane by to było z tym efektem molecular missreading z tym ze należy ciagle sprawdzac czy nie odkryto przyczyn zjawiska molecular missreading, ale nikt jeszcze tego nie wymyślił a zarazem nikt nie podważył tej hipotezy znikania tych 2 nukleotydow.
Koniec cz.1
Pokazuje jakis schemat, który przedstawia w dosc duzym uproszczeniu treść 2 ostatnich wykładow : pokazuje rybosom, dalej mamy mRNA czyli proces translacji a tam w wyniku procesu translacji powstaje bialko i to o czym mówiliśmy jako o modyfikacjach potranslacyjnych, mówiliśmy o faldowaniu, mówiliśmy o chaperonach, i o możliwościach chemicznych modyfikacji. W tych procesach może się zdarzyc cos takiego jak misfolding czyli złe sfałdowanie bo powiedzmy białko ma jakas mutacje jest zmieniony jakis aminokwas i jest potem ciezko sfałdowac, taki przypadek ma miejsce w mukowiscydozie- jest pewne białko i nazywa się CFTR i gen kodujacy to białko może legac roznym mutacjom i te mutacje mogą być bardzo rozne a najbardziej spotykaną w rasie kaukaskiej czyli w rasie białej jest tzw. Delecja 508 tzn. ze wskutek mutacji znika kodon 508 czyli znikaja 3 nukleotydy wskutek tej mutacji w białku CFTR brakuje fenyloalaniny i zapisuje się ta mutacje także jako F508, F- oznacza fenyloalanine. Jeżeli się zdarzy taka sytuacja to to bialko się nie chce sfałdować, w retikulum endoplazmatycznym, gdzie zachodzi proces fałdowania po prostu nie chce się sfałdowac i w tej sytuacji po pierwsze ten system kontroli jakości nie chce wypuścić tego bialka z retikulum endoplazmatycznego bo jest niesfaldowane, czyli produkt nie jest takiej jakości jak powinien. Konsekwencja tego ze bialko przetrzymywane jest w retikulum endoplazmatycznym jest to ze nie ma go w błonie komorkowej bo ono tam powinno być i powinno brac udział w transporcie jonow chlorkowych ale go nie ma w tej błonie, wiec jest problem z usuwaniem jonow chlorkowych i komorki nabłonka płuc pokrywaja się takim grubym sluzem w tym grubym sluzie sa bakterie i sa wtedy problemy z ciągłymi infekcjami. Dotyczy to nie tylko nabłonka pluc ale także nabłonka przewodu pokarmowego odpowiadając za zle wchłanianie pokarmu, czyli możemy powiedziec ze mamy tu do czynienia ze zjawiskiem złego sfałdowania z tym, ze w przypadku bialka CFTR nie ma w blonie komorkowej. Ponieważ jest to choroba genetyczna, wystepujaca u małych dzieci i tutaj akurat system działa sprawniej w związku z tym degraduje to białko bardzo szybko. Czyli w przypadku mukowiscydozy główny problem czy przyczyna choroby jest to, ze to trudno fałdujące się białko jest szybko degradowane i nie dociera do blony komorkowej. Naukowcy twierdza Ze gdyby temperatura ludzkiego ciała nie wynosiła 37, tylko 35 to to bialko by się sfałdowało, ze ono jest po prostu takie labilne, ma tak niestabilna strukture, jakby schłodzic cały układ, czyli schłodzic całego delikwenta, ale wiadomo, ze to jest niemożliwe. Dopóki dziala system ubikwityny i proteasomu to radzi sobie z tym niesfałdowanym bialkiem . system ten również odpowiada za degradacje normalnych, prawidłowych białek- takich, których rola w komorce się już skonczyła to dotyczy w duzej mierzez czynnikow transkrypcyjnych, również bialka p53. Rozne wazne bialka które pełnią funkcje regulatorowe w komorce powinny być szybko degradowane, bo jak sa zbyt długo w tej komorce to np. zbyt dlugo aktywuja transkrypcje a to jest niepotrzebne a wiec białka regulatorowe powinny ulegac degradacji szybko, tzn po takim czasie kiedy ich funkcja zanika a nie dłużej. Kiedy mowimy o modyfikacjach potranslacyjnych to sluszne jest stwierdzenie ze jedna z form modyfikacji potranslacyjnych jest degradacja. W przypadku tego zjawiska misfaling powinien dzialać system kontroli jakości, tym systemem kontroli jest ubikwityna, sa te 3 enzymy E1,E2,E3 . zarówno zle sfałdowane bialka jak i bialka, które zakończyły już swoja role w komorce powinny ulegac degradacji. Musimy pamiętać o tym e degradacja białek w komorce odbywa się nie tylko przy udziale ubikwityny i proteosomu. Sa również inne systemy np. degradacja białek w lizosomach, nie będziemy o tym głębiej mowic ale pamiętajmy ze istnieje kilka systemow degradacji bialek w Komorkach. W tej chwili kończymy ten temat.
Transdukcja sygnałów: albo bardziej po polsku: przekazywanie sygnałów
Jest to taki system „komórkowych smsów” . to przekazywanie sygnałów jest niezwykle ważne w komórce, dlatego, ze my będziemy się tutaj zastanawiać nad tym, w jaki sposób komórki będą komunikować się między sobą, czyli np. skąd Komorka wie, ze powinna się podzielić, czy skad wie ze w środowisku pojawiły się jakieś toksyny albo wręcz przeciwnie- skąd wie ze w pobliżu pojawiły się jakieś smakowite lipidy. Otoz wie, bo na swojej powierzchni ma system receptorów czyli można sobie wyobrazic komorke jako taki twor, który ma wystawione w każdym możliwym miejscu roznego rodzaju antenki dzieki którym kontaktuje się ze środowiskiem i te antenki to sa inaczej receptory. Czyli jeżeli do tej pory mówiliśmy o białkach enzymatycznych o białkach strukturalnych, o czynnikach transkrypcyjnych to teraz dochodzi nam kolejna grupa bialek czyli receptory. To są takie bialka, które siedzą w błonie komórkowej i są wystawione na działanie róznych czynników, na to co się pojawia w przestrzeni międzykomórkowej. Najprostszy rodzaj receptorów to są tzw. Receptory jonotropowe - one sa najprostsze, najszybciej działają bo przekazują sygnal w ciągu milisekund. Pokazuje rysunek przedstawiający ideę działania tych receptorów: widać z nich, że receptor siedzi w blonie komórkowej, składa się z 2 podjednostek położonych blisko siebie i tworzą coś takiego co świadczy o tym, ze receptor jest zamknięty, uniemozliwia np. przeplyw jonów do środka komorki. Ale przyplątała się tu gdzies w pobliżu tzw. Czasteczka sygnałowa (ligand) - peptyd, nukleotyd, aminokwas i teraz ta czasteczka sygnałowa wiąze się z receptorem i dalej jak nie wiecie to na egzaminie możecie powiedzieć, że zmienia się konformacja- (słowa samej pani profesor) i na ogół tak się dzieje- zmienia się konformacja receptora i teraz te fragmenty peptydowe z obu podjednostek receptora, które się wcześniej ze sobą stykały zamykając ten kanał teraz zmieniaja swoja konformacje - odginaja się i otwierają kanał i taraz przez ten kanał przechodzą do środka jony np. chlorkowe, potasowe. Czyli możemy powiedzieć, to sa receptory, które po związaniu się z czasteczka sygnałową stają się kanałami jonowymi lub inaczej receptorami jonotropowymi- czyli takie receptory, które sa nastawione na przeplyw jonów i cała ich funkcja polega na tym, ze się albo otwieraja albo zamykają (po ang.- kanał jonowy otwierany ligandem- nie dosłyszałam jak to napisac po angielsku) jak w poprzednim semestrze mówiliśmy o redagowaniu to tam podawany był przykład receptora glutaminianu który przepuszczal lub nie przepuszczał- w zaleznosci czy był zredagowany czy nie jony wapniowe i dzialał dokładnie tak samo - glutaminian był tym czynnikiem otwierającym receptor i umożliwiał przeplyw jonów. Efektem działania tych receptorow jest zmienione stezenie jonow w cytoplazmie i dzieje się w ciagu milisekund. Druga grupa receptorów to są receptory metabotropowe. To słowo z kolei oznacza, ze te receptory mają nie tylko wpływ na stezenie jonów ale zmieniają metabolizm. Mogą dość sporo namieszać jeśli chodzi o regulację metabolizmu. ( przestrzega tu nas babka aby nie palnąć na egzaminie ze to sa receptory metalotrofowe)Inna nazwa- receptory o siedmiu helisach albo receptory serpentynowe. pokazuje rysunek - mamy blone komorkową, jakiś ligand, i mamy tez ten nasz receptor i składa się on z 7 alfa-helikalnych fragmentów. Ten receptor ma bardzo szczegolna strukture, ponieważ jego N-koniec jest na zewnatrz komorki, natomiast C-koniec jest w środku a on jest tak jakby przenicowany 7 razy przez błonę komórki. Te pętle na zewnątrz i wewnątrz komorki te pętle wiążą ligand i teraz zachodzi zmiana konformacji ponieważ ligand niekoniecznie musi wejsc do komorki on musi się związać z receptorem i spowodowac zmiane jego konformacji i ta zmiana konformacji przekłada się na zmiany wewnątrz komorki i tutaj ta odpowiedz tak szybko nie zachodzi ponieważ ten receptor nie może nic specjalnie więcej zrobić niż zmienic swoja konformacje i przekazac go na tzw. „bialko G” , tzn tą zmianę konformacji przekazuje, ona udziel się białku G. Zatem te receptory, które wcześniej podałam maja jeszcze jedna nazwę i ona jest najczęściej stosowana- receptory sprzężone z białkiem G. Skąd nazwa G? Przede wszystkim białko G składa się z 3 podjednostek (alfa, beta, gama) Jest to bardzo ważna grupa białek. W organizmie ludzkim istnieje około tysiąca różnych białek G, ale to wcale nie oznacza ze w genomie ludzkim jest tysiąc genów kodujących białko G jest ich znacznie mniej. Skąd w ogóle nazwa białko G. w tym konkretnym przypadku koło receptora jest jedno białko G, które jest hetero trimerem. Co to oznacza? Oznacza to ze białko składa się z 3 podjednostek, ale kazda podjednostka jest inna i dlatego uzywa się okreslenia hetero- różne. Białko G wiąże guanozyno di fosforan, albo guanozyno tri fosforan. Schemat działania białka G: Mamy przykład kiedy nukleotyd wcale nie musi być składnikiem kwasu nukleinowego i wcale nie musi być związkiem wysoko energetycznym, on tu pełni zupełnie inna funkcje, funkcje regulatora. Mamy tutaj receptor, ligand jest daleko. Receptor jest nie aktywny i białko G tez jest nieaktywne. Białko nieaktywne składa się z tych trzech podjednostek. Załóżmy ze ligand związał się z receptorem, zmieniła się konformacja i teraz nastepuje dysocjacja białka G, ono się rozpada na podjednostke alfa i dimer beta-gamma. Dimer ten nie rozpada się, on wystepuje jako ligand. Teraz wskutek zmiany tej konformacji GDP jest wypychany z podjednostki alfa, robie się tutaj puste miejsce wiążące, w które wchodzi GTP. I teraz kiedy mamy już podjednoste alfa z guanozyno tri fosforanem to ta podjednostka staje się aktywna, czyli główna funkcja receptora polega na aktywacji białka G. Rysunek: Tutaj mamy podjednostkę alfa białka G z GTP. Pod wpływem sygnału nastepuje zmiana konformacji, wypychany jest GDP i na jego miejsce wchodzi GTP i białko staje się aktywne. Białko będąc aktywne aktywuje enzym efektorowy. Ten stan aktywacji trwa bardzo krótko poczym dochodzi do hydrolizy GTP, które traci jedna grupe fosforanowa i staje się znowu GDP. Po co to się dzieje? W czasie kiedy to się dzieje, a właściwie kiedy jego podjednostka alfa jest aktywna jest w stanie aktywować enzym efektorowy. Dlaczego tak krótko jest aktywny? Dlatego, ze nam nie zalezy na długiej aktywacji enzymu efektorowego. Okazuje się ze zbyt długa aktywacja tego enzymu to tez nie jest dobra rzecz dla komórki ponieważ za bardzo napędzany byłby metabolizm. Co degraduje to GTP do GDP?? Podjednostka alfa degraduje GTP. Podjednostka alfa sama odcina sobie gałąz na której siedzi, ponieważ degradując GTP traci swoja aktywność. To jest najważniejszy moment, ponieważ wyobrazcie sobie podjednoske alfa która jest zmutowana. Wiaze GTP, GDP ale nie jest w stanie, albo z opóźnieniem hydrolizuje GTP. Co oznacza ze podjednostka alfa jest zbyt długo aktywna. Jeżeli podjednostka jest zbyt długo aktywna to oznacza to ze zbyt długo aktywny jest enzym efektorowy i zbyt długo napędzany jest metabolizm, przez co może dojsc do podziału komórki. Możemy powiedzie ze zbyt aktywna podjednostka alfa białka G może oznaczac niekontrolowane podziały komórkowe (nowotwór). DEF - jest białkiem który pomaga pozbyc się GDP. Białko GAP- jest to białko aktywujące aktywnosć GTP-azowa, czyli jest to dodatkowe białko które przyspiesza hydrolize GTP, jezeli podjednostka alfa sama sobie nie może poradzic z hydroliza to ma do pomocy białko GAP. Oprócz tych hetero trimerycznych białek G istnieja tzw. Małe białka G. To są takie białka które składaja się tylko z podjednostki alfa. Jednym z takich białek jest białko RAS. Białko RAS wystepuje w 30%nowotworów. Mutacja białka RAS powoduje kłopoty z tymi nukleotydami GTP i GDP, czyli zmutowane białko RAS nie potrafi zhydrolizowac odpowiednio szybko GTP, w związku z tym ze jest zbyt długo aktywne i napedza metabolizm doprowadzając do niekontrolowanych podziałów komórkowych. Białko G składa się z 3 podjednostek, ale kazda podjednostka zamiera kilka lizoform, rózne podjednostki alfa mogą się łączyc z różnymi podjednostki beta, oraz różnymi podjednostkami gamma. Dlatego tych białek jest tak duzo.