Tıbbi Biyoloji - Post-Translasyonel Modifikasyonlar

Tıbbi Biyoloji - Post-Translasyonel Modifikasyonlar

• Protein sentezi, fonksiyonel bir protein üretmekle aynı anlama gelmez. Polipeptidlerin, aktif hale gelebilmek için üç boyutlu yapılara dönüşmesi gerekir.
• Bazen birden fazla polipeptid zincirinin bir araya gelmesiyle kompleks proteinler oluşturulur.
• Birincil Yapı (Primer Yapı): Polipeptitteki amino asitlerin doğrusal dizilimidir. Amino asit dizilimi genetik bilgiye göredir, her proteinin kendine özgü bir primer dizisi vardır.
• İkincil Yapı (Sekonder Yapı): Amino asitlerin R gruplarının etkisi göz ardı edildiğinde, ana zincir atomlarının hidrojen bağları etkileşimleriyle oluşan konformasyondur. Bu, alfa heliks ve beta kıvrımları içerir. Hidrojen bağlarının oluşumu, polipeptid zincirlerinin katlanmasına sebep olur.
• Üçüncül Yapı (Tersiyer Yapı): Amino asitlerin R gruplarındaki etkileşimler ekstra kıvrılma ve katlanmalar ile tersiyer yapının oluşumunda rol oynar; proteinin üç boyutlu yapısını belirler. Hidrofobik R grupları sulu ortamdan kaçarak proteinin merkezinde toplanır. Van der Waals kuvvetleri, hidrojen bağları ve iyonik bağlar proteinin yapısına katkıda bulunur. Ayrıca, sistein amino asitlerinin birbirine yaklaşmasıyla oluşan disülfid kovalent bağları üçüncül yapıyı güçlendirir.
• Dördüncül Yapı (Kuarterner Yapı): Bazı proteinler, fonksiyonel bir makromolekül oluşturmak için birden fazla polipeptit zinciri içerir. Bir alt birimden diğerlerine oksijen bağlanması daha kolaylaşır, örneğin hemoglobin gibi.
• Protein Denatürasyonu ve Renatürasyonu: Proteinin doğal üç boyutlu yapısının bozulmasıyla sonuçlanan bir süreçtir. Doğal yapıyı kaybetmiş protein, uygun koşullarda tekrar doğal yapısına dönebilir (renatürasyon).
• Post Translasyonel Modifikasyonlar (PTM): Protein sentezinden sonra, proteinlerin yapısal ve işlevsel özelliklerini kazanması için uğradığı değişimlerdir. PTM'ler proteinlerin bir işlevselliğe sahip olmalarını sağlar, lokalizasyonu, fonksiyonunu etkiler. PTM'ler fonksiyonel kapasite ve çeşitliliği arttırır. Protein katlanmasında değişiklik olabilir, proteinler yıkım için işaretlenebilir, kromatinde transkripsiyonel bölgeler işaretlenebilir, proteinlerin intra ve ekstrasellüler adresleri değiştirilebilir ve enzimler inaktif iken aktif formlarına çevrilebilir.
• Hücresel Yerleşimler (Gönderme Mekanizmaları):
• Sitoplazmada: Başlangıç Met'in çıkarılması, N-terminalde asetilasyon, O-glikozilasyon, palmitoil gruplarının eklenmesi.
• GER'da: Sinyal peptid ayrılması, fosfatidilinozitol (GPI) bağlanması, hidroksilasyon, glikozilasyon, disülfid bağlarının oluşumu.
• Golgi'de: N-glikozilasyon, O-glikozilasyon, tirozinlerin sülfatlanması, proteolitik işleme.
• Glikolizasyon: Hemen hemen tüm hücre yüzey proteinlerinin glikozillenmiş durumdadır. Bu, örneğin kan grupları, mukoz zarlar ve salgılanan proteinlerde görülür. Glikolizasyon, amino asit ve şeker grubu arasındaki bağa göre ikiye ayrılır: N-bağımlı ve O-bağımlı glikolizasyon.
• Prenilasyon: Genellikle C-terminali yakınındaki sisteinlere izoprenoid lipidlerin (farnesil ve geranil) eklenmesidir. Bu eklemeler, proteinlerin hücre zarına bağlanmasına yardımcı olur. Örneğin, ras onkogeni ile transdusidler, G-proteini prenilasyona uğrar.
• Açilasyon: N veya C-terminalinde yağ asidi eklenmesidir. Örnek olarak, miristik asit veya palmitoik asit gibi yağ asitleri eklenir. Ökaryot proteinlerinin hücre zarına bağlanmasına yardımcı olur.
• Sonbağlı Lipidler (Glikolipidler): Bazı proteinlerin C-ucu karboksil grubuna eklenirler, bu da proteinlerin plazma zarının dış yüzüne yerleşmelerini sağlar. Fosfotidilinositol içerirler ve çoğunlukla glikozilfosfotidilinositol (GPI) olarak adlandırılırlar.
• Hidroksilasyon: Kollajendeki Pro ve Lys amino asitlerinin hidroksilasyonu, prolil ve lizil hidroksilaz enzimleri tarafından yapılır. Koenzim olarak C vitaminine ihtiyaç duyar. Hidroksillenme, kılcal damarlar ve kan dolaşım sistemini çalıştıran kollajenin stabilitesini sağlar. Enzimlerin inaktif apo formları, aktif holo formlarına تبدیل edilir.
• Fosforilasyon: En sık kullanılan modifikasyon türüdür. Ser, Thr, Tyr ve Cys amino asitlerinin -OH veya -SH grupları ATP kullanılarak kinaz enzimleri aracılığıyla fosforlanır. Fosforilazlar ile defosforile edilebilirler. Metabolik enzimlerde, örneğin karaciğer hücrelerindeki glikojen sentaz ile glikojen fosforilaz gibi enzimler bulunur.
• Asetilasyon: Histon proteinlerindeki Lys amino asitlerine asetil grubu eklenmesidir. Asetilasyon, histon-DNA etkileşimini azaltarak gen ekspresyonunu düzenler.
• Karboksilasyon: Pıhtılaşma faktörlerinde (örneğin, protrombin), K vitamini koenzim olarak kullanılarak Glu amino asitlerinin karboksilasyonu yapılır. Bu olay sonucunda, Ca²⁺ ile bağlanma sağlanır.
• Koenzim Bağlanması: Enzimlerin aktif hale gelmelerini sağlar, örneğin, yağ asidi sentaz enzimi gibi enzimlere fosfopantetein, karboksilazlara biotin, piruvat dehidrogenaza ise lipoik asit eklenmesi.
• Proteolitik İşleme: Protein sentezinden sonra proteinin işlevini yerine getirmek için bazı bölgelerinin kesilmesi ve çıkarılmasıdır. Proteinler, translasyondan sonra proteolize uğrarlar ve genellikle aktifleşmek için bu işleme tabi tutulurlar, örneğin pankreatik sindirim enzimleri veya hormonlar gibi.Örneğin, başlatıcı Met'in çıkarılması, preproinsülindeki sinyal dizisinin kesilmesi Proteolitik işleme uğrayan proteinler, hücre içi organellere taşınmak veya hücre dışına salınmak için gerekli olabilir.
• Şaperonlar ve Protein Katlanması: Proteinlerin doğru şekilde katlanmasına yardımcı proteinlerdir. Şaperonlar, proteinlerin katlanması için gerekli olan doğru ortamı sağlar.
• Ubikitin Bağlanması: Hatalı katlanmış veya ömrü dolmuş proteinlerin proteazomlar tarafından yıkımına yönlendirilmesi için kullanılır.

Bu quiz, protein sentezinin post-translasyonel modifikasyonlarındaki üç farklı yapıyı inceler. Birincil, ikincil ve üçücül yapıların nasıl oluştuğu ve protein fonksiyonlarındaki önemi hakkında bilgi sağlar. Proteinsel yapıların nasıl şekillendiğini anlamak için önemli kavramları kapsar.