Posttranslasyonal Modifikasyonlar

Giriş

Yeni sentezlenen proteinler, hidrojen, van der Waals, iyonik ve hidrofobik bağlarla stabilleşen sekonder ve tersiyer (varsa kuaterner) yapıları tamamladıktan sonra fonksiyonel hale gelmektedir. Bazı proteinler primer yapıları değiştirilmeden aktif konformasyona geçebildikleri halde, bazıları bileşimlerindeki, amino asitlerin modifiye olması, primer yapıya biyomoleküllerin ya da grupların eklenmesi, zincir kısalması gibi değişikliklerden sonra fonksiyonlarının gerektirdiği biçimi kazanırlar. Bu değişikliklerin tümü posttranslasyonal modifikasyonlar olarak adlandırılır.

Translasyonun tamamlanmasından sonra polipeptidlerde oluşan yapısal değişimler, aşağıdaki reaksiyonları kapsamaktadır:

1. N- ve C- terminal modifikasyonları: Translasyonu tamamlamış proteinden formil grubu, N-terminal metyonin kalıntısı ve diğer ilave N-terminal kalıntıları enzimatik olarak uzaklaştırılır. Ökaryotik proteinlerin %50'sinde N-terminal kalıntısı asetillenmekte, bazen de C-terminal kalıntısı değiştirilmektedir.

2. Sinyal dizinin uzaklaştırılması: Bazı proteinlerin N-terminalinde bulunan 15-30 amino asit uzunluğundaki sinyal dizi spesifik sinyal peptidazlarla uzaklaştırılır.

3. Amino asitlerin modifikasyonları: Bazı proteinlerin serin, treonin ve tirozin kalıntılarının hidroksil grupları ATP tarafından enzimatik olarak fosforillenerek bu proteinlere negatif yük kazandırır. Örneğin; süt proteini kazein Ca²⁺ bağlayan birçok fosfoserin kalıntısına sahiptir.  Kan pıhtılaşmasında rol oynayan protrombinin glutamin kalıntılarına K vitamini gerektiren bir reaksiyonla karboksil grupları eklenmektedir. Bu karboksil gruplarına Ca²⁺ bağlanır. Bazı kas proteinlerinin ve sitokrom c'nin yapısında monometil- ve dimetillizin kalıntıları oluşmakta, bazı proteinlerde ise glutamil k alıntılarının ý karboksil grupları metillenerek (-) yükler kaldırılmaktadır. Kollajende yer alan lizin ve prolin aminoasitlerinden bazılarının translasyon henüz tamamlanmadan hidroksilasyona uğrayarak 5-hidroksilizin ve 4-hidroksiproline dönüşmeleri, yapısal bütünlüğün oluşmasında önemli rol oynayan modifikasyonlardandır.

4. Karbonhidrat yan zincirlerinin bağlanması: Glikoproteinlerin karbonhidrat yan zincirleri protein sentezi sırasında (ktranslasyonal) veya sentezden sonra (posttranslasyonal) kovalent olarak eklenir. Bazı glikoproteinlerde karbonhidrat yan zinciri enzimatik olarak asparagin kalıntılarına, bazılarında ise serin veya treonin kalıntılarına bağlanır.

5. İzoprenil gruplarının eklenmesi: Birçok ökaryotik protein, izoprenil gruplarının eklenmesiyle değişime uğrar. Proteinin yapısındaki sistein kalıntılarına izoprenil gruplarının eklenmesiyle tiyoeter bağları oluşur. Bu yolla Ras proteinleri, G proteini gibi proteinler değişikliğe uğramaktadır.

6. Prostetik grupların eklenmesi: Birçok prokayotik ve ökaryotik proteinler kovalent olarak prostetik grupların bağlanmasından sonra fonksiyon kazanır. Asetil Koa Karboksilaza biotin bağlanması, sit c veya hemoglobine hem bağlanması bunun tipik örnekleridir.

7. Proteoliz: Bazı proteinler inaktif öncüller olarak sentezlenmekte, spesifik proteazlerin etkisiyle daha küçük ve aktif formlarına dönüşmektedir. Proinsülin, kimotripsinojen ve tripsinojen gibi proteazlar bu tip proteinlere örnektir.

8. Disülfid bağlarının oluşumu: Bazı proteinlerde zincir içinde veya zincirler arasındaki sistein kalıntıları arasında disülfid bağları oluşur. Daha çok ekstrasellüler proteinlerde görülen disülfid bağları, protein molekülünün hücre dışında denatürasyonunu önlemektedir.