PROTEINI iroko zastopani v ivih celicah Sestava proteinov

PROTEINI • • • Široko zastopani v živih celicah Sestava proteinov: 20 L-ak, povezanih s peptidno vezjo Izrazi se zapis, pospravljen v genu Raznoliki glede Mr Raznoliki po strukturi Raznoliki po funkciji (encimi, protitelesa, hormoni, transportni proteini, strukturni proteini (lasje, vezivno tkivo, očesna leča, ptičje perje, v rogovi, nohti. . . ), antibiotiki, skladiščni proteini (proteini v mleku – kazein, proteini jajjčnega beljaka – ovalbumin), svetilka kresnice. . . )

Amino kislina L-ak – gradniki proteinov D-ak – bakterijska celična stena, antibiotiki, pri človeku v tkivih, ki se počasi obnavljajo

Nastanek peptidne vezi Amino- / N-konec Karboksilni- /C-konec

Primer polipeptidnih verig: zaporedje ak ostankov človeškega inzulina Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

PROTEINI • Široko zastopani v živih celicah • Sestava proteinov: 20 L-ak, povezanih s peptidno vezjo • Izrazi se zapis, pospravljen v genu Genomika Geni vsebujejo kodone za ak m. RNA nosi zapis za ak zaporedje Proteomika Proteini s specifičnim ak zaporejem • • • Razvrsti in karakterizira vse proteine, ki so kodirani v DNA Preuči regulacijo in raven izražanja proteinov Določi konc. proteinov v celicah (spremenjena konc. lahko vodi do bolezenskih stanj) Določi strukturo vsakega proteina v celici Ugotovi interakcije proteina z drugimi molekulami

Dedne bolezni • Nenormalni gen nastane z mutacijo ali s spremembo nukleotidnega zaporedja v DNA • Somatske mutacije se pojavijo v somatskih celicah in so (lahko) škodljive za določen osebek • Mutacije v spolnih celicah se prenesejo na potomce – dedne bolezni • Znaki/simptomi dednih bolezni se pokažejo na prizadetem proteinu Primeri: prizadet Hb → bolezni krvi prizadet protein vezivnega tkiva → bolezni vezivnega tkiva prizadet encim metabolizma → prizadet metabolizem

Molekulske lastnosti nekaterih proteinov protein Mr št. ak. ostankov št. polipept. verig citokrom c 13 000 104 1 lizocim 13 930 129 1 mioglobin 16 890 153 1 hemoglobin 64 500 574 4 450 000 4158 5 2 993 000 26 926 1 RNA-polimeraza E. coli titin • Proteini (več kot 100 ak ostankov) so zelo raznoliki glede Mr

Kako iz znane Mr (določimo eksperimentalno) ocenimo št. aminokislinskih ostankov v polipeptidu? • Povprečna Mr ak = 138 • Povprečna Mr ak, zastopanih v proteinih = 128 • Ob nastanku peptidne vezi izstopa H 2 O → 128 – 18 = 110 • Če poznamo Mr proteina, lahko izračunamo ~ št. ak ostankov: št. ak ostankov = Mr / 110

Klasifikacija proteinov (po strukturi) A. Po obliki molekule • Fibrilarni proteini • Globularni proteini kolagen aldolaza B. Po kemijski sestavi • Enostavni proteini (vsebujejo samo aminokislinske ostanke) • Konjugirani proteini (vsebujejo peptidno in ne-proteinsko komponento – prostetično skupino) Apoprotein = protein brez prostetične skupine (polipeptid) Holoprotein = protein + prostetična skupina

Nekaj primerov konjugiranih proteinov Vrsta Prostetična skupina Primer lipoproteini lipidi β 1 -lipoprotein v krvi glikoproteini ogljikovi hidrati imunoglobulin G fosfoproteini fosfatna skupina kazein v mleku hemoproteini hemoglobin v krvi flavoproteini flavinski nukleotidi sukcinat-dehidrogenaza metaloproteini železo feritin cink alkoholna dehidrogenaza kalcij kalmodulin

Strategija čiščenja hipotetičnega encima Stopnja čiščenja Vol (ml) Količina proteinov (mg) Aktivnost (U) Celični ekstrakt 1 400 10 000 10 280 3 000 96 000 32 Ionska izmenjevalna kromatografija 90 400 80 000 200 Gelska filtracija 80 100 60 000 6 3 45 000 15 000 Obarjanje z (NH 4)SO 4 Afinitetna kromatografija Specifična aktivnost (U/mg prot. )

Ločevanje proteinov s kolonsko kromatografijo Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

Ionsko-izmenjevalna kromatografija Gelska filtracija Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

Afinitetna kromatografija Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

Elektroforeza proteinov Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005