Kinazy, biotechnologia UP Wrocław losowe pierdoły, Biologia komórki, Biologia komórki, ściągoi

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
2.1.ODWRACALNE MODYFIKACJE KOWALENCYJNE KINAZ BIAŁKOWYCHAktywnoć enzymów zmienia się przez tworzenie i rozrywanie wišzań kowalencyjnych między enzymem a grupš niebiałkowš, np. fosforylacje prowadzš kinazy białkowe z udziałem ATP; defosforylacje- fosfatazy białkowe.Fosforylaza- uczestniczy w degradacji polisacharydu do 1-P-glukozy; do aktywacji wymaga fosforylacji reszt Ser, z udziałem kinazy białkowej.Syntaza glikogenowa- katalizujšca syntezę glikogenu przez kolejne dołšczanie jednostek glukozy w postaci 1-P-Glc; doaktywacji wymaga odłšczenia reszty P z udziałem fosfatazy białkowej.Regulacja cyklu komórkowego obejmuje kluczowe dla komórki procesy: -wykrywanie i naprawę błędów materiału genetycznego -zapobieganie niekontrolowanym podziałom komórkiProcesy molekularne, które sterujš cyklem komórkowym, sš uporzšdkowane i ukierunkowane, co oznacza że każdy proces następuje w sposób sekwencyjny oraz niemożliwe jest odwrócenie cyklu.ROLA CYKLIN I KINAZ ZALEŻNYCH OD CYKLINKluczowymi czšsteczkami regulatorowymi cyklu komórkowego sš 2 grupy czšsteczek:-cykliny-kinazy zależne od cyklin.Kinazy białkowe kontrolujšce cykl komórkowy sš obecne w komórkach dzielšcych się podczas całego cyklu. Ich aktywacja zachodzi tylko w odpowiednim etapie cyklu, po czym szybko tracš aktywnoć. Aktywnoć każdej z tych kinaz cyklicznie zwiększa się i zmniejsza. Aktywnoć kinaz białkowych regulujš białka kontrolne- cykliny.Cykliny nie majš aktywnoci enzymatycznej, ale po przyłšczeniu do kinaz cyklu komórkowego, mogš uzyskać aktywnoć enzymatycznš. Stšd kinazy układu kontroli cyklu komórkowego nazywane sš kinazami białkowymi zależnymi od cyklin (Cdk). Nazwa cyklin przeciwnie do Cdk sugeruje ich cykliczne zmiany stężenia podczas cyklu komórkowego. Różne geny kodujšce Cdk i cykliny sš bardzo konserwatywne. Poczštkowo zmodyfikowano je u drożdży piekarniczych( nadano tym genom nieoficjalnš nazwę cdc).Cykliny i Cdk formujš razem aktywny heterodimer, w obrębie którego cykliny tworzš jednostkę regulatorowš, a Cdk pełniš rolę katalitycznš. Cdk po zwišzaniu się z cyklinami ulegajš aktywacji, w wyniku której zdolne sš do prowadzenia reakcji fosforylacji białek docelowych. Zaktywowane kinazy przenoszš grupy P-fosforanowe z ATP na odpowiedniš resztę aminokwasowš białka docelowego. W stanie nieaktywnym miejsce aktywne białek Cdk jest sferycznie zasłonięte, tzw. pętla T. Zwišzanie cykliny z Cdk odcišga pętlę T i odsłania zwišzanš czšsteczkę ATP, umożliwiajšc jej kontakt z białkiem. Do pełniej aktywnoci Cdk potrzebne jest jeszcze jedno białko- kinaza aktywujšca Cdk, która fosforyluje Tre w pętli T, a to umożliwia dalsze wišzanie i fosforylację białek docelowych. Inhibitory Cdk nazywane CKI regulujš aktywnoć kinazy poprzez wišzanie się z centrum aktywnym enzymu, co utrudnia dostęp do ATP.Enzym może wišzać albo substrat, albo inhibitor, ale nigdy oba razem!!!2.2.CYKLINYTworzš kilka grup cyklin:A,B oraz, C,D i E. W czasie cyklu komórkowego cykliny A,C, D i E sš syntetyzowane de novo i ich stężenie w komórce ronie w miarę upływu cyklu. Cyklina B syntetyzowana jest w fazie G2. Maksymalne stężenie cyklin jest w metafazie/anafazie mitozy, po czym ulega ono obniżeniu, na skutek trawienia ich przez proteazy.Aktywacja kinaz zachodzi w 2 krytycznych przedziałach czasowych(punktach kontrolnych) cyklu komórkowego:-pod koniec fazy G2 co prowadzi do przejcia do fazy M, czyli zapoczštkowania mitozy - w końcowej fazie G1 co prowadzi do przejcia do fazy S, czyli do zapoczštkowania syntezy DNA.Każdy rodzaj kompleksu cyklina-Cdk fosforyluje różne białka docelowe.Stężenie różnych typów cyklin:-okresowo zwiększa się, po czym maleje na skutek degradacji na drodze ubiktywinacji, w okrelonym czasie cyklu komórkowego. -wzrost stężenia każdego typu cykliny wspomaga aktywację odpowiadajšcej jej kinazy Cdk, za nagły jej spadek przywraca Cdk do stanu nieaktywnego.-Powolne gromadzenie się cyklin, aż do poziomu krytycznego, jest jednš z metod pomiaru odstępów czasu miedzy kolejnymi etapami cyklu komórkowego.2.3.PRZEJCIE Z PÓNEJ FAZY G2 DO FAZY MDokonuje się przez aktywację kinazy fazy M znanej jako czynnik wywołujšcy dojrzewanie (MPF). Jest ona heterodimerem białkowym składajšcym się z białka o masie 34 kDa i białka o masie 45 kDa(cyklina). W kompleksie tym białko p34 jest kinazš fosforylujšcš reszty Ser i Tre wielu białek, a kompleks cyklina-białko p34, nadaje aktywnemu kompleksowi powinowactwo do odpowiedniego substratu, czyli białka które ma być ufosforylowane.2.4.KINAZA FAZY MPowstaje w fazie G2 w wyniku utworzenia kompleksu białko p34-cyklina B(kinaza MPF). Kinaza MPF fosforyluje wiele kluczowych białek, zmieniajšc ich właciwoci, np.:-rozpad otoczki jšdrowej poprzez fosforylację i demontaż biegnšcych pod otoczkš jšdrowš filamentów laminy.-fosforyluje białka towarzyszšce mikrotubulom, co zmienia ich właciwoci na zdolne do tworzenia wrzeciona podziałowego.-fosforyluje również histon H1, co powoduje kondensację chromosomów.Aktywne kompleksy cyklina-Cdk fazy S fosforylujš, tzw. kompleksy prereplikacyjne, przyłšczajšce się w fazie G1 do sekwencji DNA, od których rozpoczyna się replikacja. Fosforylacja ta ma dwa cele: uaktywnić już przyłšczone do DNA kompleksy prereplikacyjne oraz zapobiec tworzeniu nowych kompleksów. Działanie takie zapewnia, że każda częć genomu komórki ulegnie replikacji tylko jeden raz.Zapobieganie przerwom w replikacji, umożliwia komórkom potomnym przeżycie, co jest niemożliwe przy braku kluczowych genów. Z drugiej strony, większa liczba kopii genu w indywidualnym genomie byłaby szkodliwa dla komórek potomnych. Kompleksy mitotyczne cyklina-Cdk, które sš nieaktywne w fazach S i G2 sprzyjajš rozpoczęciu mitozy przez stymulację kolejnych białek uczestniczšcych w kondensacji chromatyny i powstaniu wrzeciona podziałowego. Kluczowym kompleksem aktywowanym w czasie tego procesu jest ligaza ubikwityny, zwana kompleksem sprzyjajšcym w anafazie (APC), która kieruje degradację białek strukturalnych chromosomalnego kinetochoru. APC wyznacza również cykliny mitotyczne, które mogš ulec degradacji, zapewniajšc postęp telofazy i cytokinezy.2.5.UBIKWITYNABiałko obojętne o m.cz. 8,6 kDa( 76 reszt aminokwasowych); pojedynczy łańcuch: 1 odcinek o konformacji alfa i 5 o konformacji beta. Jest wszędobylskim białkiem komórek eukariotycznych. Stanowi barometr procesów komórkowych. Sekwencja aminokwasowa białka jest wysoce konserwatywna, identyczna u przedstawicieli różnorodnych gatunków. Ubikwityna tworzy 2 typy połšczeń z innymi białkami:-odwracalne- w modyfikacjach postranslacyjnych-selektywne, nieodwracalne połšczone z destrukcjš:1.białek jšdrowych, histonów H2A i H2B w jšdrze2.białek receptorowych w błonach3.białek cytoszkieletu w cytozolu.DEGRADACJA BIAŁEK ZALEŻNA OD UBIKWITYNYSygnałem proteolizy jest przyłšczenie ubikwityny przez glicynę na C-końcu, do grupy NH2 lizyny białka przeznaczonego do proteolizy. Reguła N-końca mówi, że:Rodzaj aminokwasu na N- końcu białka jest sygnałem kontrolujšcym aktywnoć enzymów proteolitycznych, np. Arg, Lys, Phe, Leu, Trp powodowały bardzo szybkš degradację beta-galaktozydazy ( u bakterii i drożdży). Ubikwityna wstępnie jest aktywowana przez 3 różne enzymy: E1, E2, E3.AKTYWACJA UBIKWITYNY1.Aktywacja ubikwityny i przyłšczenie jej do białka E1- terminalnš grupš COOH UB. Tworzy się wišzanie tioestrowe z gr. SH enzymu E1 w reakcji kierowanej przez ATP.2.Reakcja przeniesienia tioestru zaktywowanej ubikwityny na enzym E23. Enzym E3 katalizuje transfer ubikwityny na aminowš grupę Lys docelowego białka. E3 jest ligazš (izopeptydazš) która rozpoznaje proleolityczne substraty.Schemat budowy proteasomu(centrum degradacji białek)Ubiktywina + białko (koniugat) ?aminokwasProteasom- jest to białkowy wielkoczšsteczkowy agregat enzymatyczny o masie czšsteczkowej ok. 2 MDa utworzony z białek (kilku rodzajów proteaz) tworzšcych kształt cylindra. W proteasomie zachodzi degradacja białek oznakowanych ubikwitynš.Aktywne kompleksy cyklina-Cdk sš motorem napędowym przebiegu cyklu komórkowego. Cyklina D jest pierwszš cyklinš wytwarzanš w przebiegu cyklu w odpowiedzi na bodce zewnštrzkomórkowe (np. czynniki wzrostu). Wišże się ona z Cdk4 (kinazš) tworzšc aktywny kompleks cyklina D-Cdk4, który z kolei fosforyluje białko RB. Ufosforylowane białko RB opuszcza kompleks, który był zwišzany z genem E2F zapobiegajšc jego transkrypcji. Rozpad kompleksu E2F/DP1/RB powoduje aktywację enzymu E2F, co skutkuje transkrypcja różnych genów : cykliny E, cykliny A, polimerazy DNA, kinazy tymidynowej i innych. Utworzona cyklina E wišże się z kolejnš kinazš Cdk2, tworzšc kompleks cyklina E-Cdk2. To powoduje przejcie komórki z gazy G1 do fazy S. Cyklina A razem z Cdk2 tworzy kompleks cyklina A- Cdk2, który inicjuje przejcie z fazy G2 do M. Aktywacja kompleksu cyklina B-Cdk1 powoduje rozpad błony jšdrowej oraz rozpoczęcie profazy, a następnie jego inaktywacje- wyjcie komórki z mitozy.3.1.REGULACJA FAZY SZachodzi poprzez kontrolę przechodzenia komórki z fazy G1 do S oraz zakończenia syntezy DNA. Białko p34 w fazie G1łaczy się kolejno z cyklinami D, A, E dajšc kompleks kinazy podobny do kinazy fazy M, nazywany kinazš fazy S. Aktywnoć tej kinazy prowadzi komórki przez punkt startowy = restrykcyjny ( w pónej gazie G1). Półokres trwania fazy G1 wynosi zaledwie 15 minut, co odpowiada klasie białek niestabilnych(białek U), które znane sš od dawna i których nagromadzenie w komórce jest warunkiem przejcia z fazy G1 do S. [ Pobierz całość w formacie PDF ]
  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • klobuckfatima.xlx.pl