Modifikasjon av proteiner

   

Funksjonen til mange proteiner blir regulert ved hjelp av kjemiske modifiseringer som blir overført til proteinet etter at det er laget, dvs posttranslasjonelt. Det finnes en rekke forskjellige modifiseringer som kan kobles på protein, fra små kjemiske grupper til store molekyl. Modifiseringene kobles på sidekjeden til en aminosyre i proteinet av et enzym. Dette enzymet gjenkjenner også andre aminosyrer i nærheten av aminosyren som blir modifisert. Sekvensen av aminosyrer som blir gjenkjent blir ofte kalt et lineært motiv. 

Modifisering av proteiner er blant annet vist å ha betydning for aktiviteten til enzymer, interaksjoner med andre protein, stabiliteten til protein og deres lokalisering i cellene. Alle disse faktorene er viktige for at et protein skal virke optimalt. En modifisering kan forandre funksjonen til et protein enten indirekte ved at den virker som et bindesete for andre proteiner eller direkte gjennom forandringer i den tredimensjonale strukturen til proteinet. Når den tredimensjonale strukturen til proteinet forandrer seg, vil og funksjonen til proteinet forandre seg. Dette kan f.eks skje ved at det modifiserte proteinet kan binde til andre protein eller ved at aminosyrer som er viktige for funksjonen blir mer tilgjengelige på proteinets overflate.

Figur A. Fosforylering av aminosyren serin som eksempel på en proteinmodifikasjon. Fosfatgruppen (organge) erstatter hydrogenet i OH-gruppen i serin.

En av de vanligste proteinmodifiseringene i en celle er fosforylering (Figur A). Denne modifiseringen blir utført av enzym kalt kinaser som katalyserer overføringen av en fosfatgruppe fra molekylet ATP til sidekjeden på aminosyrene tyrosin, threonin eller serin i proteinet. Fosforylering er blant annet viktig for cellen sin evne til å reagere på ytre signaler. Signalmolekyler utenfor cellen (f.eks hormon, interferon og vekstfaktorer) binder til reseptorproteiner. Disse reseptorproteinene finnes i cellemembranen og binder sammen de ytre omgivelsene med cellen sitt indre miljø. Reseptorene er ofte kinaser som fosforylerer andre proteiner i cytoplasma og dermed endrer deres funksjon. Ofte vil det settes i gang en kaskade av proteinfosforyleringer (en kinase fosforylerer den neste, osv) som ender opp i cellekjernen og fører til forandring i uttrykkingen av gener (Figur B).


Figur B : Proteinmodifisering spiller en nøkkelrolle i signalisering i cellen. Som et forsvar mot virusinfeksjon skiller cellene som er infisert ut signalmolekyler kalt interferoner. Dette gjør de for at nærliggende celler skal sette i gang forsvarsmekanismer som hindrer at disse også blir infisert. Interferonene binder til reseptorproteiner på utsiden av cellene (røde staver). Bindingen av interferoner aktiverer en kinase kalt JAK1 som er assosiert med reseptorproteinene på innsiden av cellen. JAK1 fosforylerer så reseptorproteinene. STAT1 protein binder til de fosforylerte reseptorproteinene og blir selv fosforylert av JAK1. Fosforyleringen av STAT1 fører til dimerisering av to STAT1 proteiner. STAT1 dimeren blir så transportert fra cytoplasmaet og inn i cellekjernen der den regulerer transkripsjonen av gener som skal gjøre cellen i stand til å kjempe mot virusangrepet. Når kroppen er under innflytelse av interferoner kan man få feber og føle seg slapp.

Tegning: KRT

 


Les mer:


Katharina R. Tufteland © 4-OKT-2006
Sist endret av Rein Aasland 5-OKT-2006