پروتئوزوم
سوال کنکور سراسری ۱۳۹۰ بیوتکنولوژی پزشکی
سوال: نقش پروتئوزوم در سلول چیست ؟
الف: تبدیل پپتیدها به پلی پپتید
ب: تبدیل رشته های پپتیدی به توبول
ج: تبدیل پروتئین به پپتیدهای کوچک
د: تبدیل پلی زوم به ریبوزوم
پاسخ :
گزینه ج
پروتئوزوم یا پروتئازوم:
طول عمر پروتئین بوسیله تنظیم تجزیه پروتئین کنترل می گردد که می تواند چند دقیقه (مثل سیلکین های میتوزی) تا طول عمر ارگانیسم (مثل Pr های قرینه چشم) باشد.
دو نقش مهم تجزیه پروتئین
نقش اول:
ù سبب حذف و از بین رفتن های پروتئین های سمی از برای سلول می شوند.
ù پروتئین هایی که به طور نادرست تاخورده یا تجمع یافته اند یا Prهایی که بواسطه جهش در آن ژن کد کننده آن ها آسیب دیده اند یا Pr هایی به دلیل متابولیت های سلولی (فعال شیمیایی) آسیب دیده اند را حذف می نماید.
نقش دوم:
تجزیه کنترل شده Pr های طبیعی، مکانیسم قدرتمندی را برای نگهداری Pr ها و فعالیت شان در سطح مناسب فراهم می آورد و امکان تغییر سریع در این سطوح را برای کمک به سلول ها در پاسخ به تغییر شرایط می دهد.
% نکته:
مهمترین مسیر تجزیه Pr ها در سلول های یوکاریوتی، استفاده از آنزیم های موجود در لیزوزوم می باشد که تجزیه لیزوزومی در درجه نخست برای اندامک های ناقص یا مسن سلول می باشد که این مرحله به اتوفاژی معروف است.
تجزیه سیتوپلاسمی Pr ها توسط پروتئازوم صورت می گیرد.
پروتئازوم :
ù ماشین های ماکرو مولکولی بزرگی می باشند که از 50 زیر واحد پروتئینی تشکیل شده اند و وزنDa106 × 4/2-2 را دارا می باشند.
ù یک بخش مرکزی سیلندری شکل (بشکه مانند و استوانه ای) کاتالیزی به نام پروتئوزوم s20 دارند.
ù در انتهاهای بخش مرکزی 1 یا 2 کمپلکس کلاهک، فعالیت پروتئوزوم ها را کنترل می کند.
ù در یک سلول پستاندار در حدود 30000 پروتئوزوم وجود دارد.
پروتئوزوم نوع 26s:
ù دارای یک بخش مرکزی کاتالیزی با ارتفاعnm 8/14 و قطر nm3/11 و یک کلاهک تنظیم کننده 19s در هر انتها می باشد.
ù کلاهک 19sاز 18-16 زیر واحد پروتئیني تشکیل شده است که 6 تا از این زیر واحدها دارای فعالیت ATPase است که با هیدرولیز ATP، انرژی مورد نیاز را برای باز کردن تاخوردگی سوبستراهای پروتئین و انتقال انتخابی آن ها به اتاقک داخلی پروتئوزوم فراهم می نمایند.
% نکته:
ù سلول ها نمی توانند بدون عملکرد فعالیت پروتئوزوم ها زنده بمانند.
ù فعالیت صحیح پروتئوزومی باندازه ای مهم است که سلول ها در حدود 30% از انرژی لازم برای سنتز پروتئین را صرف تجزیه آن در پروتئوزوم می کنند.
بخش مرکزی یا بدنه مرکزی:
ù بخش مرکزی کاتالیزی پروتئوزوم، از 2 حلقه داخلی که دارای 6 جایگاه فعال پروتئولیتیکی می باشد و به سمت اتاقک داخلی قرار گرفته اند تشکیل گرديده اند و همچنین 2 حلقه خارجی که دسترسی به سوبسترا را کنترل می کنند وجود دارند.
ù پروتئوزوم ها می توانند پروتئین ها را کاملاً تجزیه کنند.
نکته:
پروتئوزوم، اتاق سلولی سرنوشت است که در آن پروتئین ها با هزار برش، می میرند.
نتیجه:
ù نقش پروتئوزوم در سلول تبدیل پروتئین ها به پپتيدهای کوچک (اسید آمینه) است.
ù پروتئوزوم یک کمپلکس پروتئینی است که دارای فعالیت ATPase و سایر آنزیم های لازم جهت تخریب پروتئین می باشد.
مکانیسم عمل پروتئوزوم ها:
ورودی پروتئین به حفره پروتئوزوم باریک است. بنابراین، پروتئین قبل از ورود به داخل حفره باید تاخوردگی و خمش های خود را باز کند که باز شدن این تاخوردگی ها از طریق یک فرآیند وابسته به انرژی (ATP) و احتمالاً با دخالت ساختارهایی شبیه چاپرونین ها صورت می گیرد که این جا، به جای ایجاد
تاخوردگی، در بازکردن تاخوردگی نقش دارند پس از باز شدن تاخوردگی، پروتئین وارد پروتئوزوم شده و در آن به پپتيدهای کوتاه 4 تا 10 اسید آمینه ای تبدیل می شود. سپس این پپتيدها به درون سیتوپلاسم منتقل شده و در آن جا به اسیدهای آمینه سازنده خود تجزیه می شوند تا دوباره در سنتز پروتئین های جدید مورد استفاده قرار گیرند.
پوبی کوئیتین:
ù ارتباط بین یوبی کوئیتین و تخریب پروتئین اولین بار در سلول های خرگوش در سال 1975 نشان داده شد.
ù این پروتئین 76 اسید آمینه ای در واکنش های پروتئولیز وابسته به انرژی شرکت می کند.
ù مجموعه سه آنزیمی مولکول های یوبی کوئیتین را به صورت تکی یا زنجیره ای به اسیدهای آمینه لیزین، پروتئین هایی که هدف تخریب می باشد اضافه می کند.
در ساکارومایسس سرویسیه، حداقل انواع مختلف از آن ها وجود دارد شامل:
8 N_ دگرون (N_degron)
توالی خاصی است که در انتهای N پروتئین قرار دارد.
8 توالی های PEST :
توالی های داخلی غنی از پرولین (P)، اسید گلوتامیک (E)، سرین (S) و ترئونین (T) می باشند.
پروتئین تنظیمی NFkB
ùمهار کننده های عملکرد پروتئوزومی می توانند از لحاظ درمانی مفید باشند.
ù پروتئین های یوبی کوئیتین دیگری مانند SUMO، نظیر یوبی کوئیتین عمل می کنند.
ù این که یک پروتئین، یوبی کوئیتینه شود یا خیر؟ به وجود یا عدم وجود موتیف های اسید آمینه ای در آن بستگی دارد که این موقیف ها مانند پیام های قابل تخریب عمل می کنند.
ùبا وجود اهمیت زیاد پروتئوزوم ها برای سلول ها، مهار دائمی و کامل آن ها سبب مرگ سلول ها می شود. مهار جزئی فعالیت پروتئوزوم ها به عنوان راهی برای شیمی درمانی سرطان ارائه شده است.
ùسلول ها برای زنده ماندن و رشد نمودن نیازمند فعالیت صحیح پروتئین تنظیم کننده NFkB و سایر پروتئین های پیش بقایی (Pro-survival) می باشند.
ùپروتئین ها NFkB تنها زمانی می تواند به طور کامل فعالیت نموده و باعث افزایش بقای سلول شود که IkB (مهار کننده NFkB) بوسیله پروتئوزوم ها تجزیه شده باشد.
عدم فعالیت پیش بقایی:
ù مهار نسبی فعالیت پروتئوزوم ها بوسیله داروی مهار کننده مولکولی کوچک منجر IkB و کاهش فعالیت NFkB می گردد که عدم فعالیت پیش بقایی خوانده می شود.
ù تجویز کنترل شده مهار کننده های پروتئوزومی برای درمان حداقل یک نوع از سرطان های کشنده (مثل مولتیپل میلوما MM) موثر می باشد.
منبع
کتاب : زیست شناسی سلولی و مولکولی
مولفان : دکتر جواد محمد نژاد - موسی بهری