Savijanje proteina

Sklapanje proteina, savijanje proteina ili presavijanje proteina, je fizički proces kojim proteinski lanac stiče svoju prirodnu trodimenzijsku strukturu, konformaciju koja je obično biološki djelotvorna, na brz i ponovljiv način. To je fizički proces kojim se polipeptid preklapa u svoju karakterističnu i funkcijsku trodimenzionzijsku strukturu iz slučajne zavojnice.^[1] Svaki protein postoji kao rasklopljeni lančani polipeptid ili slučajna zavojnica kada se translatira iz sekvence iRNK do linearnog lanca aminokiselina. Ovom polipeptidu nedostaje stabilna (dugotrajna) trodimenzijska struktura (lijeva strana prve slike). Kako se polipeptidni lanac sintetizira u ribosomu, linearni lanac počinje se savijati u svoju trodimenzijsku strukturu. Preklapanje počinje čak i za vrijeme translacije polipeptidnog lanca. Aminokiseline međusobno djeluju da bi stvorile dobro definiranu trodimenzijsku strukturu, u presavijeni protein (desna strana slike), poznat kao izvorno stanje. Rezultirajuća prostorna (3D) struktura određena je aminokiselinskom sekvencom ili primarnom strukturom (Anfinsenova dogma).^[2]

Ispravna trodimenzionzijska struktura bitna je za funkcioniranje, iako neki dijelovi funkcijskih proteina mogu ostati nesavijeni,^[3] tako da je važna i dinamika proteina. Ako se ne preklope u nativnu strukturu, općenito se stvaraju neaktivni proteini, ali u nekim slučajevima pogrešno savijeni proteini imaju modificiranu ili toksičnu funkcionalnost. Smatra se da nekoliko neurodegenerativnih i drugih bolesti nastaje akumulacijom amiloidnih fibrila, formiranih od pogrešno sklopljenih proteina.^[4] Mnoge alergije izazvane su nepravilnim savijanjem nekih proteina, jer imunski sistem ne stvara antitijela na izvjesne proteinske strukture.^[5]

Denaturacija proteina je proces prelaska iz presavijenog u rasklopljeno stanje. To se događa pri kuhanju, u opekotinama, u slučaju proteinopatije i u drugim kontekstima.

Trajanje procesa savijanja dramatično varira ovisno o posmatranom proteinu. Kada se proučavaju izvan ćelije, najsporije presavijajućim proteinima treba mnogo minuta ili sati da se preklope prvenstveno zbog izomerizacije prolina, i moraju proći kroz niz srednjih stanja, poput kontrolnih tačaka, prije nego što se postupak kompletira.^[6] S druge strane, vrlo mali pojedinačni – domenski proteini, dužine do stotinu aminokiselina, obično se presavijaju u jednom koraku.^[7] Vremenske skale milisekundi su norma, a najbrže poznate reakcije presavijanja proteina završavaju se u roku od nekoliko mikrosekundi.^[8]

1. ^ Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walters, Peter (2002). "The Shape and Structure of Proteins". Molecular Biology of the Cell; Fourth Edition. New York and London: Garland Science. ISBN 978-0-8153-3218-3. Upotreblja se zastarjeli parametar |chapterurl= (pomoć)
2. ^ Anfinsen CB (juli 1972). "The formation and stabilization of protein structure". The Biochemical Journal. 128 (4): 737–49. doi:10.1042/bj1280737. PMC 1173893. PMID 4565129.
3. ^ Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert (2002). "3. Protein Structure and Function". Biochemistry. San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-4684-3. Upotreblja se zastarjeli parametar |chapterurl= (pomoć)
4. ^ Selkoe DJ (decembar 2003). "Folding proteins in fatal ways". Nature. 426 (6968): 900–4. Bibcode:2003Natur.426..900S. doi:10.1038/nature02264. PMID 14685251.
5. ^ Alberts, Bruce; Bray, Dennis; Hopkin, Karen; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2010). "Protein Structure and Function". Essential cell biology (Third izd.). New York, NY: Garland Science. str. 120–70. ISBN 978-0-8153-4454-4.
6. ^ Kim PS, Baldwin RL (1990). "Intermediates in the folding reactions of small proteins". Annual Review of Biochemistry. 59: 631–60. doi:10.1146/annurev.bi.59.070190.003215. PMID 2197986.
7. ^ Jackson SE (1998). "How do small single-domain proteins fold?". Folding & Design. 3 (4): R81-91. doi:10.1016/S1359-0278(98)00033-9. PMID 9710577.
8. ^ Kubelka J, Hofrichter J, Eaton WA (februar 2004). "The protein folding 'speed limit'". Current Opinion in Structural Biology. 14 (1): 76–88. doi:10.1016/j.sbi.2004.01.013. PMID 15102453.