6.8: منظمات البروتين المرتبطة تساهميا

يمكن أن تخضع البروتينات لأنواع عديدة من التعديلات اللاحقة للترجمة، غالباً استجابة للتغيرات في بيئتها. تلعب هذه التعديلات دوراً مهماً في وظيفة واستقرار هذه البروتينات. تشتمل الجزيئات المرتبطة تساهمياً على مجموعات وظيفية، مثل الميثيل، مجموعات الأسيتيل والفوسفات، وكذلك البروتينات الصغيرة، مثل يوبيكويتين. هناك حوالي 200 نوع مختلف من المنظمين التساهمي الذين تم تحديدهم.

تعدل هذه المجموعات أحماض أمينية معينة في البروتين. لا يمكن ربط مجموعات الفوسفات إلا تساهمياً بالأحماض الأمينية سيرين وثريونين وتيروزين، في حين لا يمكن ربط مجموعات الميثيل والأسيتيل إلا بالليسين.  ؛ تتم إضافة هذه المجموعات إلى البروتين وإزالتها منه بواسطة إنزيم أو زوج من الإنزيمات.  ؛ ؛ ؛ على سبيل المثال، يضيف أسيتيل ترانسفيراز مجموعة أسيتيل إلى بروتين، ويمكن أن يزيلها ديستيلاز. يمكن أن يكون لكل من هذه المعدلات تأثيرات مختلفة على البروتين المرتبط به اعتماداً على عدد التعديلات وموقعها. عندما يرتبط جزيء يوبيكويتين واحد تساهمياً بمستقبل معين على سطح الخلية، فإن هذا البروتين يكون هدفاً للالتقام الخلوي؛ من ناحية أخرى، عندما يتم ربط العديد من اليوبيكويتين معاً بهذا البروتين، يتم تمييزه كهدف للتحلل التحلل للبروتين.

يمكن أن يخضع بروتين واحد لتعديلات متعددة في وقت واحد للتحكم في وظيفته. أحد الأمثلة المعروفة لبروتين منظم بواسطة تعديلات تساهمية متعددة هو بروتين مثبط الورم، p53. ؛ يخضع p53 لمجموعة متنوعة من التعديلات استجابة لأنواع مختلفة من الإجهاد، بما في ذلك الإشعاع والمواد المسرطنة. تتضمن بعض التعديلات الفسفرة، والأستلة، والسومويليشن (sumoylation) استجابةً لإشعاعات الأشعة فوق البنفسجية وجاما. يمكن أن تختلف مواقع وأنواع التعديلات اعتماداً على عامل الإجهاد. أظهرت الدراسات أن الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما يمكن أن تؤدي إلى فسفرة السيرين 33، ولكن يمكن فسفرة السيرين 392 عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية ولكن ليس لأشعة جاما. يمكن أن تؤدي الأنواع الأخرى من الإجهاد، مثل التعرض لنقص الأكسجة ومضادات الأيض والأكتينوميسين D، إلى أستلة p53. يمكن أن تختلف التعديلات أيضاً بين أنواع الخلايا والكائنات المختلفة.

العديد من البروتينات تكون منظّمة من خلال الجزيئات المتبطة تساهميا 00:00:05.650 00:00:09.070 بما في ذلك المجموعات الوظيفية مثل شقوق الميثيل أو الأسيتيل والبروتينات الصغيرة مثل الكيكويتين الروابط التساهمية تحدث على أحماض أمينية محددة في سلسلة عديدة البيبتيدات. على سبيل المثال،مجموعات الفوسفات تكون مرتبطة تساهميا بالسيرين الثيريونين أو التيروزين. مجموعات الميثيل والأسيتيل مرتبطة بالليسين.

و اليوبيكويتين يرتبط بالجزيئات المنفردة اللايزين سيستين و سيرين, أو ثيريونين. إنزيم أو زوج من الإنزيمات تحفز تعديلات ما بعد الترجمة بشكل عكسي أسيتيل ترانسزفيراز يمكن ان ينقل الاستيل للبرولين بينما دى اسيتايلاز يمكنه أن يقوم بإزالة المجوعة لاحقا. هذه التعديلات قادرة على القيام بتغيير وظيفة البروتين أو موقعه في الخلية.

على سبيل المثال،إضافة الاستيل لبروتينات الهيستون ينظم التعبير الجيني من خلال فتح بُنية دى إن إيه لتنشيط نسخ الجينات. إضافة الميثايل للهيستوون من ناحية أخرى،معروفة بأنها تحد من النسخ من خلال إحكام بنية الدى ان ايه. و مثال آخر هو بى 35 إيه البروتين المتعدد الأساسى المثبط للورم يمر بعدة تعديلات تساهمية استجابة للإجهاد.

التعرض إلى العوامل الضارة بالحمض النووي،مثل الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما يمكن أن يؤدي إلى فسفرة البروتين. الفسفرة تحسن الأستقرار وتنشط 53 بى فتتسبب في ربطه بالحمض النووي الذى حدث له تلف بالإشعاع ويمنع الخلايا التى بها دى إن إيه متحور من الإنقسام إلى الغير موجه. بالإضافة إلى الفسفرة،هناك أنواع مختلفة من التعديلات التي تحدث على جزىء بروتين واحد مثل 53 بى يسمح له بالتحكم بكل دقة فى وظائفه،مثل توقف دورة الخلية, و إصلاح دى إن أيه 00:01:58.540 00:02:02.340 الموت المبرمج للخلية.

• Post-Translational Modification - Covalent modifications made to proteins after synthesis.
• Covalently Linked Proteins - Proteins that have been chemically bonded together.
• Protein Degradation - The process by which proteins are broken down in cells.
• Covalent Regulation - Control of protein function by adding/removing chemical groups.
• Ubiquitination - A post-translational modification involving the attachment of ubiquitin to proteins.

• Define Post-Translational Modification - The changes made to proteins after they are synthesized (e.g., covalently linked).
• Contrast Pre and Post-Translational Modification - Understand the differences and unique functions (e.g., covalent regulation vs ubiquitination).
• Explore Examples - How proteins are targeted for degradation (e.g., ubiquitination).
• Explain the Process - How post-translational modifications regulate protein functions.
• Apply in Context - How post-translational modifications impact biological systems.

• What is Post-Translational Modification and why is it important?
• What are the different types of Post-Translational Modifications?
• How does Post-Translational Modification regulate protein function?

• Students - Grasp the complex nature of protein structure and function.
• Educators - Provides a detailed overview of an advanced topic in molecular biology.
• Researchers - Essential understanding for genetic research and drug discovery efforts.
• Science Enthusiasts - Delve into the intricacies of protein regulation and modification.