Πρωτεϊνική σύνθεση: Μετάφραση και Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις Μιχάλης Β. Καραμούζης MD, PhD Παθολόγος Ογκολόγος Επίκουρος Καθηγητής Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών Devlin – Κεφάλαιο 6 Lehninger – Κεφάλαιο 27 Παραδόσεις Αμφιθεάτρου Μάρτιος 2016

Μετάφραση - Σύνοψη Πρωτεϊνες μετά το ριβόσωμα Λειτουργικές Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις

Μοριακοί συνοδοί - chaperones Δεσμεύονται αντιστρεπτά στις υδρόφοβες περιοχές των πρωτεϊνών Τις διατηρούν σε μία ενδιάμεση φάση πτύχωσης Ενδιάμεσο στάδιο για τη δημιουργία της λειτουργικής πρωτεϊνης Αποτυχία σωστής πτύχωσης οδηγεί σε πρωτεϊνική αποδόμηση

Μετάφραση - Ριβοσώματα

Μετάφραση - Ριβοσώματα Πολυσώματα - μεταφράζουν ένα μονήρες μόριο mRNA ταυτόχρονα Ελεύθερα ριβοσώματα Ριβοσώματα δεσμευμένα σε μεμβράνες του Ε.Δ.

Ενδοπλασματικό δίκτυο Πρωτεϊνες που προορίζονται για εξαγωγή Υδρόφοβο σηματοδοτικό πεπτίδιο

Ενδοπλασματικό δίκτυο

Συσκευή Golgi

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Μεταβάλλει σταθερότητα, διαλυτότητα & φυσικό όγκο πρωτεϊνών Τα υδατανθρακικά τμήματα κατευθύνουν πρωτεϊνική στόχευση Οι θέσεις γλυκοζυλίωσης καθορίζονται από τύπο αμινοξέος, γειτονική αλληλουχία & διαθεσιμότητα ενζύμων και υποστρωμάτων

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Γλυκοζυλοτρανσφεράσες Παρουσιάζουν ειδικότητα για τον μονοσακχαρίτη που μεταφέρεται, τη δομή και την αλληλουχία του δέκτη και τη θέση και τη στερεο-διάταξη του δεσμού που σχηματίζεται Η βασική αντίδραση που καταλύουν είναι η μεταφορά ενός σακχάρου από έναν ενεργοποιημένο δότη στον κατάλληλο δέκτη

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Γλυκοζυλοτρανσφεράσες Παρουσιάζουν ειδικότητα για τον μονοσακχαρίτη που μεταφέρεται, τη δομή και την αλληλουχία του δέκτη και τη θέση και τη στερεο-διάταξη του δεσμού που σχηματίζεται Μεταφερόμενο σάκχαρο Συντομογραφία Δότης Γλυκοζυλομεταφοράση Μαννόζη Man GDP-Man Δολιχόλη-Man Μαννοζυλομεταφοράση Γαλακτόζη Gal UDP-Gal Γαλακτοζυλομεταφοράση Γλυκόζη Glc UDP-Glc Δολιχόλη-Glc Φουκόζη Fuc GDP-Fuc Φουκοζυλομεταφοράση Ν-ακετυλογαλακτοζαμίνη GalNAc UDP-GAINAc Ν-ακετυλογαλακτοζαμινυλομεταφοράση Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη GlcNAc UDP-GIcNAc Ν-ακετυλογλυκοζαμινυλομεταφοράση Ν-ακετυλονευραμινικό οξύ (ή σιαλικό οξύ) NANA ή NeuNAc SA CMP-NANA CMP-SA Ν-ακετυλονευραμινυλομεταφοράση (σιαλυλομεταφοράση)

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Ν-συνδεόμενη γλυκοζυλίωση – συμμεταφραστική τροποποίηση Ο-συνδεόμενη γλυκοζυλίωση – μεταμεταφραστική τροποποίηση

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Ν-συνδεόμενη γλυκοζυλίωση – συμμεταφραστική τροποποίηση Ο-συνδεόμενη γλυκοζυλίωση – μεταμεταφραστική τροποποίηση

Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών

Λυσοσώματα

Λυσοσώματα

Μετα-μεταφραστικές τροποιήσεις Κλινικές Προεκτάσεις Μετα-μεταφραστικές τροποιήσεις Κλινικές Προεκτάσεις

Κλινικό Παράδειγμα Ι Παθήσεις Λυσοσωματίων Κλινικό Παράδειγμα Ι Παθήσεις Λυσοσωματίων

Πρωτεϊνική σύνθεση: Μετάφραση και Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις Μιχάλης Β. Καραμούζης MD, PhD Παθολόγος Ογκολόγος Επίκουρος Καθηγητής Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών Devlin – Κεφάλαιο 6 Lehninger – Κεφάλαιο 27 Παραδόσεις Αμφιθεάτρου Μάρτιος 2016

Μεταφορά & Τροποποίηση πρωτεϊνών Ενδοπλασματικό Δίκτυο Συσκευή Golgi Γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών Λυσοσωμάτια Μιτοχόνδρια Πυρήνας

Μιτοχόνδρια Εναρκτήριο tRNA παρόμοιο με αυτό των Διαφορετικά ριβοσώματα Εναρκτήριο tRNA παρόμοιο με αυτό των προκαρυωτικών κυττάρων Οι περισσότερες πρωτεϊνες κωδικοποιούνται στον πυρήνα, παράγονται στο κυτταρόπλασμα και εισέρχονται στο οργανίδιο

Μεταφορά πρωτεϊνών - Μιτοχόνδρια

Μεταφορά πρωτεϊνών – Πυρήνας

Μερική πρωτεόλυση πρωτεϊνων Κοινό στάδιο ωρίμανσης Απομάκρυνση αλληλουχιών από οποιοδήποτε άκρο ή από το εσωτερικό της παραγόμενης πρωτεϊνης Συμβαίνει στο Ε.Δ. & τη συσκευή Golgi

Μερική πρωτεόλυση πρωτεϊνων – Ινσουλίνη Προ-προ-ινσουλίνη στο Ε.Δ. Σηματοδοτική πεπτιδάση διασπά το σηματοδοτικό πεπτίδιο για την παραγωγή της προ-ινσουλίνης Πτύχωση για δημιουργία δισουλφιδικών δεσμών και μεταφορά στη συσκευή Golgi Πρωτεόλυση και απομάκρυνση του πεπτιδίου C και παραγωγή ώριμης ινσουλίνης

Μερική πρωτεόλυση πρωτεϊνων – Ινσουλίνη

Τροποποίηση αμινοξέων μετά την ενσωμάτωση στις πρωτεϊνες Αμινοξύ Απαντώμενες τροποποιήσεις Αμινοτελικό Φορμυλίωση, ακετυλίωση, αμινοακυλίωση, μυριστοϋλίωση, γλυκοζυλίωση Καρβοξυτελικό Μεθυλίωση, ADP-ριβοζυλίωση Αργινίνη Ασπαραγίνη Γλυκοζυλίωση, μεθυλίωση, απαμίνωση Ασπαρτικό οξύ Μεθυλίωση, φωσφορυλίωση, υδροξυλίωση Μεθειονίνη Σχηματισμός σουλφοξειδίου Προλίνη Υδροξυλίωση, γλυκοζυλίωση Σερίνη Φωσφορυλίωση, γλυκοζυλίωση, ακετυλίωση Θρεονίνη Φωσφορυλίωση, γλυκοζυλίωση, μεθυλίωση Τυροσίνη Φωσφορυλίωση, ιοντισμός, αδενυλίωση, σουλφονυλίωση, υδροξυλίωση Λυσίνη Ακετυλίωση, μεθυλίωση, οξείδωση, υδροξυλίωση

Τροποποίηση αμινοξέων μετά την ενσωμάτωση στις πρωτεϊνες – Κολλαγόνο Είναι η πιο άφθονη οικογένεια πρωτεινών Δομικό πλαίσιο για ιστούς και όργανα Διάφοροι τύποι κολλαγόνου (Ι, ΙΙ, ΙΙΙ, IV) κωδικοποιούνται από διαφορετικά χρωμοσώματα και εκφράζονται σε διαφορετικούς ιστούς Επαναλαμβανόμενη αλληλουχία Gly – X – Y (περίπου 1000 αα) 1/3 των Χ = προλίνη 1/3 των Υ – OH-προλίνη

Τροποποίηση αμινοξέων μετά την ενσωμάτωση στις πρωτεϊνες

Τροποποίηση αμινοξέων μετά την ενσωμάτωση στις πρωτεϊνες – Κολλαγόνο Προ-προ-α άλυσος στο Ε.Δ. Σηματοδοτική πεπτιδάση διασπά το σηματοδοτικό πεπτίδιο για την παραγωγή της προ-α αλύσου Η υδροξυλίωση των καταλοίπων προλίνης & λυσίνης συμβαίνει συνμεταφραστικά Πτύχωση για δημιουργία δισουλφιδικών δεσμών, σχηματισμό της τριπλής έλικας και μεταφορά στη συσκευή Golgi Γλυκοζυλίωση και “ορισμός κατεύθυνσης” H μετατροπή σε ώριμο κολλαγόνο γίνεται εξωκυττάρια από πρωτεάσες

Χρωματίνη

Ακετυλίωση ΝΟΥΚΛΕΟΣΩΜΑ ΙΣΤΟΝΕΣ

CBP (CREB-Binding Protein) / p300 Η ποσότητά τους αποτελεί περιοριστικό παράγοντα της δράσης τους Συμμετέχουν σε βασικές κυτταρικές διαδικασίες Ενδιάμεσοι μεταγραφικοί παράγοντες Δράση ακετυλάσης ιστονών και άλλων πρωτεϊνών Karamouzis MV et al. Cell Res 2007

CBP (CREB-Binding Protein) / p300 Acetyl- transferase Transactivation Transactivation NH2- -COOH 66% 93% 86% 86% 66% 82% CBP RID CH1 KIX BD CH2 CH3 SID QP 2441 a.a. p300 RID CH1 KIX BD CH2 CH3 SID QP 2414 a.a. Nuclear Receptors Elk-1 MyoD RXR STAT2 HIF-1 Ets-1 Mdm2 p53 CREB c-Jun Elk-1 C-Myb BRCA1 SREBP Tax p53 SRC-1 p53 ACTR Smad c-Fos MyoD E2F GATA-1 E1A p53 p73 pCAF SV40 large T pp90 RSK STAT1 p73 TBP TBP c-Jun Karamouzis MV et al. Cell Res 2007

Καταβολισμός πρωτεϊνών Πρωτεόσωμα – ουβικιτίνοση Λυσοσωμάτια Πρωτεόσωμα – ουβικιτίνοση Απόπτωση

Πρωτεόσωμα Ουβικιτίνοση

Καταβολισμός πρωτεϊνών - Πρωτεόσωμα

Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις Κλινικές Προεκτάσεις Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις Κλινικές Προεκτάσεις

Κλινικό Παράδειγμα IΙ Σύνδρομο Ehlers-Danlos Τουλάχιστον 10 διαφορετικές μορφές Κλινικά – γενετικά – βιοχημικά διακριτές Ίδιες βασικές δομικές αδυναμίες ιστών Ευθραυστότητα Υπερεκτασιμότητα δέρματος Υπερκινητικότητα αρθρώσεων

Κλινικό Παράδειγμα ΙIΙ Σύνδρομο Rubinstein-Taybi