Proteinlerin Hücre İçi Hareketleri ve Fonksiyonları
İnsan Genomu Projesinin temel amacı, tüm insan genomunun dizisini ve bütün genlerini belirleyerek bir başvuru kaynağını oluşturmaktı. En fazla geni 1. kromozom (2.968) ve en az geni Y kromozomu (231) içermektedir. Aynı gen alternatif mrna kesilmeleri ve kimyasal değişikliklere bağlı olarak değişik proteinleri kodlayabilir.
Proteomiks: Protein sentez ve işlevlerinin incelenerek hücre içindeki süreçlerinin aydınlatılmaları.
Prokaryotlarda Santral Dogma The Central Dogma in prokaryotic cells In the absence of a nuclear membrane, DNA Transcription and RNA Translation are not physically separated.
Serbest ribozom yada polizomlar hangi proteinleri sentezler? Sitozolde aktivite gösteren enzimler (ATPaz vb.) Fibril ve keratin gibi hücre içi fonksiyonal proteinler, Nüklear proteinler, Ribozomal proteinler, Peroksizomal proteinler Mitokondrial proteinler
Nükleusa gidecek olan proteinler nükleer lokalizasyon sinyali taşır ki bunlar pozitif yüklü a.a residülerden oluşmuştur. Bu sinyal proteinin nükleer porlardan geçerek nükleusa girmesini sağlar
Sinyal hipotezi; SRP, SRP-reseptör, translokator SRP GDP Olgunlaşmamış polipeptid üzerinde sinyal peptid SRP reseptörü ER membranı ER lümeni Translokan
Proteinlerin transportu Hücre dışına bırakılmasına eksositoz veya sekresyon adı verilir.
Proteinlerin hücre içine alınmasına endositoz
Kanallar Pasif taşıyıcılar ATP ye bağımlı pompalar Ko-transportlar İle iyonlar ve küçük bileşenleri hücre içine alırlar veya çıkarırlar.
Proteinler Amino asitlerin polimerleşmesi ile meydana gelmiş makromoleküllerdir. Büyük moleküller olmalarına rağmen basitçe dizayn edilmişlerdir. Herbiri linear olan L-amino asitler monomerik ünitelerdir.
Karboksilik asit olup, Alfa amino asit; Alfa karbona bağlı bir amino grubu içerir. Alfa karbon ayrıca bir hidrojen atomu ve değişken R grubuna da bağlıdır. Amino asit yapısı
Bir a.a in amino grubu diğer aa in karboksil grubu ile reaksiyona girer ve bir molekül H 2 O çıkar. Peptid bağı olarak bilinen kovalent bağ meydana gelir. 10 yada daha fazla a.a peptid bağı ile birbirine bağlanırsa polipeptid zinciri meydana gelir.
Polipeptid ve protein Polipeptidler proteinlerin öncüleridir. Translasyon sonrası ribozomdan salınan polipeptidler katlanarak daha yüksek bir yapıya ulaşırlar Bir çok durumda bu yapı birden fazla polipeptid zincirinin bir araya gelmesi ile oluşur.
Proteinlerin polipeptid zincirleri, nükleik asitler gibi düz ve dallanma göstermeyen biyolojik polimerlerdir. Yapıtaşları olarak 20 çeşit aa vardır.
Primer-birincil Polipeptidin doğrusal iskeletini oluşturan aa dizisi onun primer yapısıdır. Polipeptidin primer yapısı proteinin karakteristik yapısını almasında yardımcı olur.
Sekonder-ikincil Polipeptid zincirine komşu a.a lerin oluşturduğu düzenli ve tekrarlayan konfigürasyon Alfa heliks Beta pileli tabaka
Ras proteininin kristal yapısı; 6 beta ipliği, 4 alfa heliks yapısı ve 9 da bağlayıcı ilmeği vardır
Tersiyer yapısı uzaydaki üç boyutlu konformasyonu ifade eder. Kuarterner yapı düzeyi birden fazla polipeptid zinciri içeren proteinler için söz konusudur. Hemoglobin 2 alfa 2 beta ve hem grubu
Proteinlerin katlanmaları Proteinleri katlanmaları sonucu üç boyutlu yapıya gelirler ve bu yapı proteinlerin fonksiyon görmeleri için gereken yapıdır. Protein yapı içinde özgün bağlanma bölgeleri içerirler
Spontan katlanabilirler a.a lerin kimyasal özelliklerine göre Şaperonlar ökaryot ve prokaryotlardaki başlıca proteinlerdir. - Yeni oluşmuş bir polipeptid zincirinin katlanmasına yardımcı olur. - Denature proteinlerin yeniden katlanmalarını sağlar, - Proteinlerin hidrofobik parçalarının agregatlar oluşturmasını da önleyebilir.
Proteinlerin katlanması
Ubiquitin, 76-amino asit lik uzun bir polipeptid. İntrasitoplazmik proteinlerin degradasyonunda önemli bir rol oynar. hsp8 olarak da adlandırılır. Ubiquitin proteasomlarla birlikte fonksiyon görür.
Proteinler katlanmamış ve birleşmemiş ise Endoplazmik retikulumdan çıkamazlar. Yanlış katlanmış Kısmen birleşmiş ise Şaperonların etkisi ile ER da birikir.
Proteinlerin regulasyonu Hücrenin dış ve iç uyaranlara cevap verebilmesi için içerdiği proteinlerin aktivitelerini regüle etmelidir.
1-Hücredeki proteinleri azaltmak veya arttırmaktır 2- Diğer moleküller ile non- kovalent bağlanma 3-Kovalent bağ ile proteinlerin modifikasyonu aa yan zincirlerine eklenmeler olur ( sistein rezidüler arasında kovalent bağ) - Proteinlerin maturasyonu sırasında ER da bağlı sistein residüleri okside olur - Bir veya daha fazla peptid bağının kesilmesi ile proteolitik modifikasyon olur
Son üç mekanizma proteinin aktivasyonu veya inaktivasyonu için kullanılır. Çünkü bu modifikasyonlar proteinin şeklini değiştir - Bağlanma reaksiyonları ve kovalent modifikasyonlar reversible - Proteinin proteolizisi ise irreversible değişikliktir.
Bağlanma reaksiyonları Moleküler interaksiyonlar genellikle bir şeklin tamamlayıcısı olan iki yüzey arasında oluşur. Bir proteinin (enzim) bir reaksiyonu katalizlemesi onun substratını bağlaması ile oluşur.
Kovalent modifikasyonlar Bir proteinin regule etmek için kullanılan en sık modifikasyon fosforilasyondur. Treonin, serine, tirozin yan zincirinin hidroksil grubuna fosfat grubunun eklenmesi ile oluşur. Fosforilasyon reaksiyonları kinaz enzimlerini katalizler Fosfat kaynağı ise ATPdir
Proteinler nasıl çalışır?
Sorular??? İşleri??? Yapısal özellikleri??? Fonksiyonları???
Antikor (IgG), Hemoglobin, Insulin (hormon), Adenylate Kinase (enzim), Glutamine Synthetase (enzim).
Sinyal iletimi metabolizma. katabolizma-proteazlar Ve diğerleri -glikozidazlar
Dihydrofolat redüktaz Bir protein, selektif olarak diğer molekülleri bağlar? Reaksiyonları nasıl katalizler? İlaçlarla nasıl çalışır?
Dihydrofolat redüktaz DHFR bir enzimdir. dttp (deoksitimidin trifosfat) DNA sentezinde kullanılan bir nükleotit. DHFR, dttp sentezindeki metabolik yolun bir basamağını katalizler.
Dihydrofolat redüktaz DHFR enzimi ve NADPH (nicotinanid adenin dinükleotit fosfat) nin koenzimi 7,8-dihydrofolate nın 5, 6, 7, 8 -tetrahydrofolate, indirgenmesini katalizler Tetrahydrofolate, pürin ve pirimidin sentezinde metil guplar için bir kaynaktır.
Dihydrofolat redüktaz Tetrahydrofolate metilen (CH 2 ) grubunu serinden alıp, deoksiurasil monofosfatın urasil halkasına transfer eder., dtmp dttp
DHFR dihdrofolate tetrahydrofolate NADPH + H + NADP + Serin den methylene grub methylene tetrahydrofolate deoxyuracil monophosphate dtmp dttp DNA
Oksidasyon-redüksiyon Bir elektron bir bileşikten diğerine transfer edilir. DHFR katalizi ile, -Elektron vericisi- NADPH ( nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) hidrojen iyonunu dihidrofolata verir. -H 2 O ikinci protonu dihidrofolata verir. SONUÇ: İki Hidrojen atomu (5. ve 6. pozisyonda) dihidrofolat yapısında ortaya çıkar.
DHFR reaksiyon hızını arttırmak için neler yapar??? NADPH ve dihidrofolatı uygun şartlarda biraraya getirir
DHFR reaksiyon hızını arttırmak için neler yapar??? dihidrofolat için proton sağlayacak olan su molekülünü bağlar.
DHFR substratı nasıl bağlar??? Enzim substrat ilişkisi enzimin aktif kısmı denilen özel bir bölümünde oluşur. Aktif kısmın şekli substratının şekline uyumludur (tamamlayıcıdır)
Dihydrofolat redüktaz Nükleotit biyosentezinde rol oynayan enzimler kemoterapötik ilaçlar için mükemmel hedefler.
Dihydrofolat redüktaz Bu enzim aktivitesinin bloke edilmesi Kanser, Sıtma, AIDS ile ilişkili hastalıkların rol oynar. tedavisinde
1940 yılında George Hitchings purin ve pirimidin analoglarının kemoterapotik ajanlar olarak yararlı olabileceğini öne sürdü.
Deneysel çalışmalar Bakterilerde ; 2,6 diaminopyrimidine 2,6 diaminopurinlerin Bakterinin büyümesini inhibe ettiğini aynı etki, Malarya Parazit Tümör hücrelerine karşıda görüldü
Hitchings ve Elion 1988 yılında Nobel ödülü aldılar
Methotrexate Bu çalışmalardan sonra Methotrexate sentezlendi Çocukluk çağı lösemilerinde kullanıldı. Hastalıkta yararlı olduğu görüldü.
DHFR yi inhibe eden ilaçlar DNA sentezini durdururlar. Methotrexate DHFR yi inhibe ederek kanser tedavisinde kullanılır.
Methotrexate DHFR ni aktive kısmına dihidrofolate ten daha sıkı bağlanarak DHFR yi inhibe eder.
p53 Normal hücreler düşük düzeyde p53 proteini içerirler. DNA nın UV ile ışınlanması ile artar. - Hücre döngüsünü durdurabilir. - Apopitoza öncülük eden bir seri olayı başlatır
Hücre döngüsünün G 1 den S e geçişini kontrol eder. Hücreler DNA hasarını tamir edemezler ve sonuçta yüksek oranda mutasyona sahip olurlar. p53, genomun gardiyanı
p53 proteini Fonksiyonları: - G1 fazında siklusun durdurulması ve hücreye yeterli süre tanıyarak DNA onarımının sağlanması - Apoptozis yolu ile defektif hücrenin ortadan kaldırımasını sağlar
Kaynaklar www.ncbi.nlm.nih.gov www.nature.com