Post-Translasyonel Modifikasyon

Post Translasyonel Modifikasyonlar

Protein olgun, işlevsel 3B durumunda katlanması tamamlandığında protein olgunlaşma yolunun sonu olmak zorunda değildir. katlanmış bir protein post-translasyonel modifikasyonlarla daha fazl işlemeye tabi tutulmaktadır. 200'den fazla bilinen translasyon sonrası modifikasyon türü vardır. Bu modifikasyonlar protein aktivitesini proteinin diğer proteinlerle etkileşime girme kabiliyetini ve proteinin hücre içinde örneğin hücre çekirdeğinde veya sitoplazmada bulunduğu yerde değiştirebilmektedir.[1] Post-translasyonel modifikasyonlar yoluyla genom tarafından kodlanan proteinlerin çeşitliliği 2 ile 3 büyüklük sırası geniştilmektedir.[2]

Post- Translasyonel Modifikasyonların dört temel sınıfı vardır.

1. Bölünme

2.Kimyasal grupların eklenmesi

3.Karmaşık moleküllerin eklenmesi

4.Molekül içi bağların oluşumu[3]

Bölünme

Proteinlerin bölünmesi proteazlar olarak bilinen enzimler tarafından gerçekleştirilen tersine çevrilmez bir post-Translasyonel modifikasyondur. Bu proteazlar genellikle spesifiktir ve hedef protein içinde sınırlı sayıda peptit bağının hidrolizine neden olmaktadır. Elde edilen kısaltılmış protein zincirin başında ve sonunda farklı amino asitlerle değiştirilmiş bir polipeptit zincirine sahiptir. Bu post translasyonel modifikasyon genellikle proteinlerin işlevini değiştirir ve protein bölünmeyle inaktive edilebilir veya aktive edilebilir ve yeni biyolojik aktivitelerde gösterilmektedir.[4]

şekil 1: Proteaz bölünmesiyle proteinin translasyon sonrası bir modifikasyonunu gösterir, bu, polipeptit zinciri bölündüğünde bile önceden var olan bağların korunduğunu gösterilmektedir.

Kimyasal Grupların Eklenmesi

Translasyonun ardından olgun protein yapısı içindeki amino asitlere küçük kimyasal gruplar eklenmektedir.[5] Hedef proteine kimyasal gruplar ekleyen işlemlerin örnekleri arasında metilasyon, asetilasyon ve fosforilasyon yer almkatadır. Metilasyon, bir metil grubunun metiltransferaz enzimleri tarafından katalize edilen bir amino aside tersine çevrilebilir şekilde eklenmesidir. Metilasyon, 20 ortak amino asidin en az dokuzunda meydana gelmektedir. Ancak esas olarak lizin ve arginin amino asitlerinde meydana gelmektedir. Yaygın olarak metillenen bir proteine bir  örnek histondur. Histonlar hücrenin çekirdeğinde bulunan proteinlerdir. DNA histonların etrafına sıkıca sarılır ve diğer proteinler ve DNA' daki negatif yükler ile histon üzerindeki pozitif yükler arasındaki etkileşimler tarafından tutulmaktadır. Oldukça sepesifik bir amino asit metilasyonu modeli histon proteinleri DNA'nın hangi bölgelerinin sıkıca sarıldığını ve kopyalanamayacağını ve hangi bölgelerin gevşek bir şekilde sarıldığını  ve kopyalandığını belirlemek için kullanılmaktadır.[6]

DNA transkripsiyonunun histon bazlı regülasyonu da asetilasyon ile modifiye edilmektedir. Asetilasyon, bir asetil grubunun asetiltransferaz enzimi tarafından bir lizin amino asidini tersine çevrilebilir kovalent eklenmesidir. Asetil grubu asetil koenzim A olarak bilinen bir verici molekülden çıkarılır ve hedef proteine aktarılmaktadır.[7] Histonlar, histon asitiltransferaz olarak bilinen enzimler arafından lizin kalıntıları üzerinde asetilasyona uğrar. Asetilasyonun etkisi, histon ve DNA arasındaki yük etkileşimlerini zayıflatmak böylece DNA'da daha fazla genin transkripsiyon için erişilebilir olmasını sağlamaktadır.[8]

Şekil 2:Metilasyon, asetilasyon ve fosforilasyon yoluyla proteinin translasyon sonrası modifikasyonunu gösterir.

Karmaşık Moleküllerin Eklenmesi

Post-Translasyonel modifikasyonlar katlanmış protein yapısına daha karmaşık büyük moleküller dahil edilmektedir. Bunun yaygın birörneği bir polisakkarit molekülünün eklenmesi olan glikosilasyondur  ve bu, yaygın olarak en yaygın translasyon sonrası modifikasyon olarak kabul edilmektedir.[9] Glikosilasyonda bir polisakkarit molekülü hedef proteine glikosiltransferaz enzimleri tarafından kovalent olarak eklenmektedir ve endoplazmik retikulum ve golgi aparatındaki glikosidazlar tarafından modifiye edilmektedir. Glikosilasyon hedef proteinin son katlanmış 3D yapısının belirlenmesinde kritik bir role sahip olabilmektedir. Bazı durumlarda, doğru katlama için glikosilasyon gereklidir. N-bağlı glikosilasyon, çözünürlüğü artırarak protein katlanmasını destekler ve protein şaperonlarına protein bağlanmasına aracılık etmektedir. Şaperonlar diğer proteinlerin yapısını katlanmaktan ve korumaktan sorumlu proteinlerdir. 

Şekil 3:Bir polipeptit zincirinde N-bağlantılı ve O-bağlantılı glikosilasyon arasındaki yapı farkını gösterir

Kovalent Bağların Oluşumu

Hücre içinde üretilen birçok protein, hücre dışı proteinler olarak işlev görmek için hücre dışına salgılanmaktadır. Hücre dışı proteinler çok çeşitli koşullara maruz kalmaktadır. 3D protein yapısını stabillize etmek için ya protein içinde ya da kuarterner yapıdaki farklı polipeptid zincirleri arasında kovalen bağlar oluşturulur. En yaygın tip bir disülfür bağıdır. İki sistein amino asit arasında bir sülfür atomu içeren yan zincir kimyasal grupları kullanılarak bir disülfür bağı oluşturulur bu kimyasal gruplar tiyol fonkdiyonel grupları olarak bilinir. Disülfür bağları, Önceden var olan yapıyı stabilize etmek için hareket etmektedir. Disülfür bağları, iki tiyol grubu arasında bir oksidasyon reaksiyonunda oluşur ve bu nedenle reaksiyona girmek için oksitleyici ortamında oluşturulmaktadır. Disülfür bağları indirgeyici bir ortam  olduğu için sitoplazmada nadiren oluşur.[10]

Kaynak

https://images.app.goo.gl/zZfrDjuB6mVHVhAA7