Кіріспе
Молекулалық биологияда посттрансляциялық модификация (ПТМ) – белок биосинтезінен кейін белоктардың өзгеруінің ковалентті процесі. ПТМ ферменттер арқылы немесе спонтанды түрде жүруі мүмкін. Рибосомалар мРНҚ-ны полипептидтік тізбектерге аударады, олар кейін пісіп, толыққанды белок өнімін құрайды. ПТМ жасушалық сигналдауда маңызды рөл атқарады, мысалы, прогормондар гормондарға айналғанда. Посттрансляциялық модификациялар аминқышқылдарының бүйір тізбектерінде немесе белоктың С немесе N ұштарында жүруі мүмкін. Олар 22 аминқышқылының химиялық спектрін кеңейте алады, қолданыстағы функционалдық топты өзгертіп немесе фосфат сияқты жаңа топты қосып. Фосфорилирлеу ферменттік белсенділікті реттеуде өте тиімді және трансляциядан кейінгі ең көп кездесетін өзгеріс. Көптеген эукариоттық және прокариоттық белоктарда гликозилдау процесінде көмірсутек молекулалары бекітіледі, бұл белоктың дұрыс бүктелуіне және тұрақтандыруына, сондай-ақ реттеуші функцияларды атқаруына көмектеседі. Липид молекулаларының бекітілуі, липидация деп аталады, көбінесе белокты немесе белоктың жасуша мембранасына бекітілген бөлігін нысаналайды. Посттрансляциялық модификацияның басқа түрлері пептидтік байланыстардың үзілуінен тұрады, мысалы, пропептидті пісіріп дамыту немесе бастамалық метионин қалдығын жою. Цистеин қалдықтарынан дисульфидтік байланыстардың пайда болуы да посттрансляциялық модификация саналады. Мысалы, пептид гормоны инсулин дисульфидтік байланыстар қалыптасқаннан кейін екі рет кесіледі және тізбектің ортасынан пропептид алынып тасталады; нәтижедегі белок дисульфидтік байланыстармен байланысқан екі полипептидтік тізбектен тұрады. Посттрансляциялық модификацияның кейбір түрлері тотығу стресінің салдары болып табылады. Карбонилдену – бұл өзгертілген белокты ыдырауға бағыттайтын және белок агрегаттарының пайда болуына әкелетін мысал. Тотығу зақымдалуын көрсететін биомаркерлер ретінде нақты аминқышқылдарының модификацияларын пайдалануға болады. Посттрансляциялық модификацияға жиі ұшырайтын орындар реакцияда нуклеофил ретінде әрекет ете алатын функционалдық топтарға ие: серин, треонин және тирозиннің гидроксилдік топтары; лизин, аргинин және гистидиннің амин тобы; цистеиннің тиолат анионы; аспартат пен глутаматтың карбоксилат тобы; және N және C ұштары. Сонымен қатар, аспарагин амиді нашар нуклеофил болғамен, гликан үшін бекіту нүктесі ретінде қызмет ете алады. Сирек кездесетін модификациялар тотыққан метионинде және бүйір тізбектегі кейбір метилен топтарында жүруі мүмкін. Белоктардың посттрансляциялық модификациясын анықтау үшін массалық спектрометрия, шығыс блоттингі және батыс блоттингі сияқты әртүрлі әдістер қолданылады. Қосымша әдістер # Сыртқы сілтемелер бөлімінде келтірілген.
In molecular biology, post translational modification (PTM) is the covalent process of changing proteins following protein biosynthesis. PTMs may involve enzymes or occur spontaneously. Proteins are created by ribosomes, which translate mRNA into polypeptide chains, which may then change to form the mature protein product. PTMs are important components in cell signalling, as for example when prohormones are converted to hormones. Post translational modifications can occur on the amino acid side chains or at the protein's C or N termini. They can expand the chemical set of the 22 amino acids by changing an existing functional group or adding a new one such as phosphate. Phosphorylation is highly effective for controlling the enzyme activity and is the most common change after translation. Many eukaryotic and prokaryotic proteins also have carbohydrate molecules attached to them in a process called glycosylation, which can promote protein folding and improve stability as well as serving regulatory functions. Attachment of lipid molecules, known as lipidation, often targets a protein or part of a protein attached to the cell membrane. Other forms of post translational modification consist of cleaving peptide bonds, as in processing a propeptide to a mature form or removing the initiator methionine residue. The formation of disulfide bonds from cysteine residues may also be referred to as a post translational modification. For instance, the peptide hormone insulin is cut twice after disulfide bonds are formed, and a propeptide is removed from the middle of the chain; the resulting protein consists of two polypeptide chains connected by disulfide bonds. Some types of post translational modification are consequences of oxidative stress. Carbonylation is one example that targets the modified protein for degradation and can result in the formation of protein aggregates. Specific amino acid modifications can be used as biomarkers indicating oxidative damage. Sites that often undergo post translational modification are those that have a functional group that can serve as a nucleophile in the reaction: the hydroxyl groups of serine, threonine, and tyrosine; the amine forms of lysine, arginine, and histidine; the thiolate anion of cysteine; the carboxylates of aspartate and glutamate; and the N and C termini. In addition, although the amide of asparagine is a weak nucleophile, it can serve as an attachment point for glycans. Rarer modifications can occur at oxidized methionines and at some methylene groups in side chains. Post translational modification of proteins can be experimentally detected by a variety of techniques, including mass spectrometry, Eastern blotting, and Western blotting. Additional methods are provided in the #External links section.
Ин витро ферментсіз қоспалар
биотинилдендіру: биотин бөлігін биотинилдендіру реагенті арқылы ковалентті байланыстыру, әдетте белокты белгілеу мақсатында. карбамилдендіру: изосциандық қышқылының белоктың N-ұшына немесе Лиз немесе Цис аминқышқылдарының тізбегіне қосылуы, көбінесе карбамил ерітінділерінің әсерінен туындайды. тотығу: бір немесе бірнеше оттек атомдарының, негізінен Met, Trp, His немесе Cys аминқышқылдарының сезімтал тізбектеріне қосылуы. Cys аминқышқылдары арасында дисульфидтік байланыстардың қалыптасуы. пегилдендіру: полиэтиленгликольдің (PEG) ковалентті байланыстырылуы, әдетте белоктың N-ұшына немесе Лиз аминқышқылдарының тізбегіне, пегилдендіру реагентін қолдану арқылы. Пегилдендіру белок препараттарының тиімділігін арттыру үшін қолданылады.
Қалдықтар бойынша жалпы PTM
Төменде белгілі бір аминқышқылдарының қалдықтарына қатысты кейбір жалпы посттрансляциялық модификациялар көрсетілген. Егер басқаша көрсетілмесе, модификациялар тізбек қабырғасында жүреді. Аминқышқылдары Аббр. Модификация Аланин Ala немесе A N-ацетилдеу (N-терминалы) Аргинин Arg немесе R деиминация цитруллинге, метилдеу Аспаргин Asn немесе N деамидтеу аспартатқа немесе изо(аспартатқа), N-байланысты гликозилдау, спонтанды изопептидтік байланыс қалыптасу Аспартат қышқылы Asp немесе D изоаспартат қышқылына изомеризация, спонтанды изопептидтік байланыс қалыптасу Цистеин Cys немесе C дисульфидтік байланыс қалыптасу, сульфеник, сульфиник немесе сульфон қышқылына тотығу, пальмитоилдеу, N-ацетилдеу (N-терминалы), S-нитрозилдеу Глутамин Gln немесе Q пироглутамид қышқылына циклизация (N-терминалы), глутамин қышқылына деамидтеу немесе лизинмен транглутаминаза арқылы изопептидтік байланыс қалыптасу Глутамин қышқылы Glu немесе E пироглутамид қышқылына циклизация (N-терминалы), гамма-карбоксилдау Глицин Gly немесе G N-миристоилдеу (N-терминалы), N-ацетилдеу (N-терминалы) Гистидин His немесе H фосфорлану Изолейцин Ile немесе I Лейцин Leu немесе L Лизин Lys немесе K ацетилдеу, убиквитиндеу, SUMOилдеу, метилдеу, аллизинге дейін гидроксилдану, спонтанды изопептидтік байланыс қалыптасу Метионин Met немесе M N-ацетилдеу (N-терминалы), N-байланысты убиквитиндеу, сульфоксидке немесе сульфонға тотығу Фенилаланин Phe немесе F Пролин Pro немесе P гидроксилдану Серин Ser немесе S фосфорлану, O-байланысты гликозилдау, N-ацетилдеу (N-терминалы) Треонин Thr немесе T фосфорлану, O-байланысты гликозилдау, N-ацетилдеу (N-терминалы) Триптофан Trp немесе W моно- немесе ди-тотығу, кинуренин қалыптасу, триптофан-триптофилхинон қалыптасу Тирозин Tyr немесе Y сульфаттау, фосфорлану Валин Val немесе V N-ацетилдеу (N-терминалы)
Деректер қоры мен құралдар
Белок тізбектерінде өзгерту ферменттерімен танылатын және PTM дерекқорында тіркелуі немесе болжануы мүмкін тізбектік мотивтер болады. Ашылған модификациялардың көп санына байланысты, осындай ақпаратты дерекқорларда тіркеу қажеттігі туындайды. PTM ақпаратын тәжірибелік жолмен жинауға немесе жоғары сапалы, қолмен тексерілген деректерден болжауға болады. Көптеген дерекқорлар құрылды, олардың көпшілігі белгілі бір таксономиялық топтарға (мысалы, адам ақуыздарына) немесе басқа да ерекшеліктерге бағытталған.