Back to chapter

3.7:

Protein Kompleks Oluşumu

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Protein Complex Assembly

Languages

Share

Çoğu protein, tamamen uzatılmış polipeptit zincirleri olarak işlev görmez, birleşerek kompakt çok bileşenli kompleksler oluşturur. Birleşme sırasında, büyüyen kompleks, kendi özgün bileşenlerini hücrede bulunan yüzlerce farklı protein ve protein dışı türün karışımından ayırt etmelidir. Protein kompleksleri, aynı polipeptit zincirinin birçok kopyasından oluşabilir veya birçok farklı polipeptit zincirinden veya protein olmayan bileşenlerden oluşabilir Genellikle proteinler, kendi kendilerine birleşerek bileşenlerinden, hızlı ve hatasız bir şekilde işlevsel kompleksler oluşturmak için gerekli tüm bilgilere sahiptir.Birçok virüs, gerekli tüm bileşenleri üretmek için enfekte olmuş konakçı hücreyi kullanarak, tamamen işlevsel bir birim oluşturmak üzere kendi kendine birleşebilir. Örneğin, Tütün Mozaik Virüsünde, örtü proteini alt birimleri, in vitro olarak kendiliğinden birleşerek ayrı halkalar oluşturur. Bir RNA molekülü, büyüyen sarmalın merkezine bağlanarak aktif virüsü oluşturur.Bununla birlikte, bazı protein komplekslerinde, kendiliğinden birleşme yalnızca mutasyon veya hastalıktan kaynaklanır. Alyuvarlarda bulunan ve oksijen taşıyan protein olan hemoglobin, iki alfa alt birimi ve iki benzer beta alt biriminden oluşan bir tetramerdir. Ancak, orak hücre anemisinde, mutant hemoglobin, hemoglobin tetramerleri arasındaki afiniteyi artıran ve bunların anormal bir hemoglobin lifleri grubu olarak toplanmasına neden olan hidrofobik bir yamaya sahiptir.Bu lifler kan hücrelerini küre şeklinden hilal şekline dönüştürerek kan damarlarını tıkar. Pek çok protein dışarıdan yardım almadan kendi kendine birleşse de, moleküler şaperonlar gibi birleşme faktörleri, protein bileşenlerinin kararlı ve işlevsel bir kompleks halinde birleşmesine yardımcı olur. Regüle protein yıkımına yardımcı moleküler makine olan 26S Proteazom, iki farklı alt kompleksten oluşur:fıçı şeklinde bir 20S çekirdek parçacığı ve iki adet 19S düzenleyici parçacık kapsülü.Her alt kompleks de birçok protein alt birimini içerir. Birçok Proteazom’a özgü şaperon, bu alt birimleri karşılık gelen alt kompleksleriyle birleştirir. Son olarak da şaperonlar, alt kompleksleri birleştirerek proteazom kompleksinin bitmiş halini oluşturur.

3.7:

Protein Kompleks Oluşumu

Proteinler, aynı proteinin başka bir birimi ile homomerik kompleksler veya farklı tiplerde heteromerik kompleksler oluşturabilir. Çoğu protein kompleksi, belirli yollarla kendiliğinden bir araya gelirken, bazı proteinler uygun sentezini yönlendiren özel faktörlere ihtiyaç duyarlar. Kalabalık hücre içi ortama rağmen, proteinler genellikle doğru parçalar ile etkileşime girer ve fonksiyonel kompleksler oluşturur.

Birçok virüs, gerekli tüm bileşenleri üretmek için enfekte olmuş konakçı hücreyi kullanarak tamamen işlevsel bir üniteye kendi kendine dönüşür. Tütün mozaik virüsü (TMV), protein alt birimlerinin ve RNA'nın kendi kendini toplayan bir kompleksinin klasik bir örneğidir. TMV kendi kendine üretim süreci, ilaç dağıtımı için tasarlanmış bazı terapötik virüs parçacıklarının temelinde yer alır.

Bazı protein kompleksleri sadece mutasyon veya bozukluklar nedeniyle kendi kendine toplanır. Kırmızı kan hücrelerinde bulunan oksijen taşıyan protein olan hemoglobin, iki alfa ve iki beta alt biriminin bir tetrameridir. Bununla birlikte, orak hücreli anemide, tek bir nokta mutasyonu hidrofilik bir amino asit olan glutaminin yerini hidrofobik bir valin ile değiştirir. Bu durum, hemoglobin tetramerinin karşı taraflarında yapışkan hidrofobik alanlar oluşturur. Sulu bir hücre ortamında, farklı hemoglobin molekülleri üzerindeki hidrofobik alanlar uzun ve sert lifleri çeker. Bu lifler kırmızı kan hücrelerinin şeklini sferoidden hilal şekline dönüştürür.

Suggested Reading

  1. Klug, Aaron. "The tobacco mosaic virus particle: structure and assembly." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 354, no. 1383 (1999): 531-535.
  2. Livneh, Ido, Victoria Cohen-Kaplan, Chen Cohen-Rosenzweig, Noa Avni, and Aaron Ciechanover. "The life cycle of the 26S proteasome: from birth, through regulation and function, and onto its death." Cell research 26, no. 8 (2016): 869-885.
  3. Makhnevych, Taras, and Walid A. Houry. "The role of Hsp90 in protein complex assembly." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research 1823, no. 3 (2012): 674-682.
  4. Natan, Eviatar, Jonathan N. Wells, Sarah A. Teichmann, and Joseph A. Marsh. "Regulation, evolution and consequences of cotranslational protein complex assembly." Current opinion in structural biology 42 (2017): 90-97.