共有結合タンパク質調節剤

多くのタンパク質は、メチル部分やアセチル部分などの官能基や、ユビキチンなどの小さなタンパク質など、共有結合分子によって制御されています。

共有結合は、ポリペプチド鎖の特定のアミノ酸で発生します。例えば、リン酸基はセリン、スレオニン、またはチロシンと共有結合しています。メチル基とアセチル基はリジンに結合しています。また、ユビキチンは、リジン、システイン、セリン、またはスレオニン残基に結合しています。

酵素または酵素のペアは、これらの翻訳後修飾を可逆的に触媒します。アセチルトランスフェラーゼはタンパク質をアセチル化し、脱アセチル化酵素は後でグループを除去できます。

これらの修飾は、細胞内のタンパク質の機能や局在を変化させる可能性があります。

例えば、ヒストンタンパク質のアセチル化は、DNA構造を開いて遺伝子転写を活性化することで遺伝子発現を調節します。一方、ヒストンタンパク質のメチル化は、構造を引き締めることで転写を抑制することが知られています。

別の例は、ストレスに応答していくつかの共有結合修飾を受けるマルチドメイン腫瘍抑制タンパク質であるp53です。紫外線やガンマ線などのDNA損傷物質にさらされると、タンパク質がリン酸化される可能性があります。

リン酸化は安定性を向上させ、p53を活性化することで、放射線によって損傷を受けたDNAに結合し、変異したDNAを持つ細胞が制御不能に分裂するのを防ぎます。

リン酸化に加えて、p53などの単一のタンパク質分子で発生するさまざまな種類の修飾により、細胞周期の停止、DNA修復、細胞のアポトーシスなどの機能を正確に制御できます。