Back to chapter

10.10:

Regulated Protein Degradation

JoVE Core
Cell Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Cell Biology
Regulated Protein Degradation

Languages

Share

الخلايا تحتاج أن تنظم مستوياتها البروتينية الخلوية الداخلية على حسب التغير في حالتها،مثل المحفزات البيئية أو التغييرات الأيضية أو التطورية الأُخرى. هذا التنظيم أو التحكم فى تركيزات البروتين داخل الخلية يعتمد على معدل تخليقهم،وكذلك تفككهم. في حقيقيات النواه،تحلل البروتين داخل الخلايا يتم في الغالب من خلال نظام أوبيكويتين-بروتياسوم يخدم هذا النظام إثنان من الوظائف الأساسية داخل الخلايا،التحكم في جودة البروتينات المطوية بشكل غير صحيح أو التالفة والتحكم في مستويات البروتينات الخلوية المهمة.التخصصية فى البروتياسوم أو التحلل في الخلية يكون منظم من خلال آليات مختلفة. الخلايا حقيقية النوى بها نوع من البروتينات،تسمى لايجاز, وحدة التحفيز الرئيسية من اوبيكتين لايجاز. كل من هذه الجزيئات إيه 3 الفريدة يمكنها إضافة مجموعة ubiquitin فقط لنوع محدد من البروتين المستهدف عند التنشيط كل بروتين لايجاز E3 يمكن أيضًا ان يكون نشط من خلال إشارة محددة،مثل الفسفرة،الأنتقال الفراغى بسبب ربط الليجاند،أو إضافة الوحدة الفرعية للبروتين.هذا ينظم الوبكنة للبروتين المستهدف،مما يؤدي إلى تفككه بواسطة البروتياسوم. على سبيل المثال،APC،أو مركب تنشيط الطور الانفصالي،يكون لايجاز متعدد الوحدات مسؤول عن تفكيك منظذّمات مهمة في دورة الخلية. ومع ذلك،يتم تنشيطه فقط في نقاط زمنية محددة أثناء دورة الخلية بواسطة إضافة وحدات فرعية منشطة.هذه الوحدات الفرعية تعلب دور هام في الربط الانتقائي لـ أيه بى سي المستهدفةٍللبروتينات. أو بدلاًمن ذلك،تغيير التشكُل في البروتين المستهدف نفسه عند الفسفرة لموقع معين،أو فصل وحدة بروتين فرعية أو إنفصال رابطة بيبتيدية يمكنها إلغاء إشارة التحلل المخفية. يمكن لهذه الإشارة بعد ذلك التعرف عليها بواسطة يوبيكويتين لايجاز مما يؤدي إلى أبكنة البروتينات على سبيل المثال،بروتينات السايكلين تحتوي على إشارات تفكك داخلي،التي يمكنها فقط التعرف عليها من قبل أيه بى سي ومع ذلك،هذه الإشارة مكشوفة فقط عندما يفسفر السيكلين كايناز موقع معين في بروتين السيكلين.هذا يسبب تغيير التشكُل فى البروتين الذى يكشف إشارته التحللية مؤديا إلى الوبكنة والتفكك في البروتياسوم.

10.10:

Regulated Protein Degradation

من الضروري تنظيم نشاط البروتينات الأنزيمية وغير الأنزيمية داخل الخلية. ويمكن تحقيق ذلك إما من خلال خلق توازن بين معدل تخليقها وتدهورها أو تنظيم النشاط الداخلي للبروتين. كلاهما تلعب آليات التنظيم هذه دورًا أساسيًا في الأداء الطبيعي للخلايا.

يلعب تدهور البروتين دورين مهمين في الخلايا. يساعد على حماية الخلايا من البروتينات المشوهة أو التالفة قبل أن تؤدي إلى حالة مرضية. كما أنه يساعد في التحكم في مستويات البروتينات الصحية ، والتي لها وظيفة قصيرة العمر فقط داخل الخلية في ظل ظروف معينة.

يعد مسار اليوبيكويتين-البروتيازوم من أهم مسارات تحلل البروتين النشطة في الخلايا حقيقية النواة. ومع ذلك ، حتى هذا المسار منظم بإحكام للسماح فقط بتدهور البروتينات المستهدفة المحددة في ظل ظروف معينة. اثنان من الآليات التنظيمية الأكثر شيوعًا هما التحكم الصارم في نشاط يوبيكتين ليغازE3 ، وكشف إشارات التحلل في البروتينات المستهدفة.

يمتلك البشر ما يقدر بـ 600 أو أكثر من جينات يوبيكتين ليغازE3 ، كل منها يمكنه التوسط في البروتينات المستهدفة الخاصة به & # 39 ؛ التواجد في كل مكان. ومع ذلك ، يتم تنظيم نشاط E3 ليغاز من خلال آليات عمل مختلفة مثل الفسفرة ، وانقسام رابطة الببتيد ، أو تفكك الوحدة الفرعية للبروتين. فقط عندما يتعرف E3 ليغاز على إشارات التحلل المخفية عادة ، يمكن للبروتين المستهدف أن يتحلل في كل مكان ويتحلل بواسطة البروتيازوم.

Suggested Reading

  1. Regulated Protein Degradation. Trends in Biochemical Sciences. Vol 30, Issue 6, 283-286, 2005.
  2. Protein Degradation and the Pathologic Basis of Disease. The American Journal of Pathology. Vol 189, Issue 1, 2019, 94-103