Anfinsenova dogma
Anfinsenova dogma, známa i ako termodynamická hypotéza, je postulát molekulárnej biológie, ktorý hovorí, že tvar bielkovín je daný ich sekvenciou.[1] Presnejšie hovorí, že natívna štruktúra bielkovín, aspoň pre malé globulárne bielkoviny, je pri štandardných podmienkach určená len poradím aminokyselín danej bielkoviny.[2] Toto tvrdenie vyslovil nositeľ Nobelovej ceny Christian B. Anfinsen na základe svojho výskumu skladania ribonukleázy A.[3][4]
Tento postulát tvrdí, že za daných podmienok (teplota, koncentrácia roztoku a jeho zloženie, atď.), pri ktorom prebieha skladanie bielkoviny, je natívna štruktúra bielkoviny jedinečným, stabilným a kineticky dostupným minimom voľnej energie. Inak povedané, existujú tri podmienky pre tvorbu unikátnej štruktúry bielkoviny:
- unikátnosť – vyžaduje, aby sekvencia nemala žiadnu inú štruktúru s podobnou energiou. To znamená, že globálne minimum je jedinečné a neexistujú iné minimá s podobnou energiou.
- stabilita – malé zmeny v prostredí nemôžu spôsobiť veľké zmeny v štruktúre. Túto podmienku si možno predstaviť tak, že hyperplocha voľnej energie má tvar lieviku (s natívnou štruktúrou v jeho minime) namiesto tvaru polievkového taniera (s niekoľkými minimami s podobnou energiou). Okolie minima hyperplochy musí byť strmé a vysoké, aby zaistilo stabilitu natívnej štruktúry.
- kinetická dostupnosť – cesta na hyperploche voľnej energie od nezloženého stavu k natívnej štruktúre musí byť dostatočne hladká, čo znamená, že proces nesmie prebiehať cez žiadne zložité zmeny v tvare (napríklad uzly alebo iné podobné konformácie).
Výnimky upraviť
Niektoré bielkoviny vyžadujú pomoc od iných bielkovín, tzv. šaperónov, aby sa správne poskladali. Toto možno pokladať za výnimku z Anfinsenovej dogmy. Šaperóny však evidentne nemenia finálnu štruktúru bielkoviny a primárne napomáhajú predchádzať agregácii bielkovín pred tým, než sa bielkoviny správne poskladajú. Minimálne niektoré šaperóny sú však vyžadované na to, aby sa cieľové proteíny správne poskladali.[5]
Mnohé bielkoviny sa môžu agregovať alebo chybne poskladať. Príkladom takýchto bielkovín sú prióny, ktoré predstavujú stabilné konformácie bielkovín, ktoré sa lišia od natívnej štruktúry daných bielkovín. V prípade bovinnej spongiformnej encefalopatie (chorobe šialených kráv) sa natívne bielkoviny preskladajú a zmenia svoju konformáciu, čo vedie k smrteľnému hromadeniu amyloidov. Medzi ďalšie choroby, pri ktorých dochádza k tvorbe amyloidov a ktoré takisto predstavujú výnimky z Anfinsenovej dogmy, patrí Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba.[6]
Niektoré bielkoviny majú viacero natívnych štruktúr a menia svoj tvar podľa externých faktorov. Príkladom je bielkovinový komplex KaiB, ktorý mení svoj fold v priebehu dňa a funguje ako hodiny pre sinice. Predpokladá sa, že 0,5-4 % bielkovín v PDB menia svoj tvar.[7] Zmena štruktúry je poháňaná interakciou bielkoviny s malými ligandmi alebo inými bielkovinami, chemickou úpravou bielkoviny (napr. fosforyláciou) alebo zmenou okolitých podmienok, napríklad teploty, pH alebo membránového potenciálu. Každá štruktúra môže odpovedať buď globálnemu minimu voľnej energie bielkoviny za daných podmienok, alebo kineticky zachytenému vyššiemu lokálnemu minimu voľnej energie.[8]
Referencie upraviť
- ↑ Zborník abstraktov Študentskej vedeckej konferencie PF UPJŠ 2014 [online]. [Cit. 2023-04-26]. Dostupné online. Archivované 2023-04-26 z originálu.
- ↑ Anfinsen CB. Principles that govern the folding of protein chains. Science, 1973, s. 223–230. DOI: 10.1126/science.181.4096.223. PMID 4124164.
- ↑ White FH. Regeneration of native secondary and tertiary structures by air oxidation of reduced ribonuclease. J. Biol. Chem., 1961, s. 1353–1360. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)64176-6. PMID 13784818.
- ↑ The kinetics of formation of native ribonuclease during oxidation of the reduced polypeptide chain. PNAS, 1961, s. 1309–1314. DOI: 10.1073/pnas.47.9.1309. PMID 13683522.
- ↑ Kris Pauwels and other. Chaperoning Anfinsen:The Steric Foldases. Molecular Microbiology, 2007, s. 917–922. Dostupné online. DOI: 10.1111/j.1365-2958.2007.05718.x. PMID 17501917. Archivované 2012-05-23 na Wayback Machine
- ↑ Protein Folding and Misfolding [online]. Yale University Rhoades Lab, [cit. 2012-08-24]. Dostupné online. Archivované 2012-07-19 z originálu.
- ↑ Extant fold-switching proteins are widespread. Proceedings of the National Academy of Sciences, 5 June 2018, s. 5968–5973. DOI: 10.1073/pnas.1800168115. PMID 29784778.
- ↑ Kinetic trapping in protein folding. Protein Engineering Design & Selection, 2019, s. 103–108. Dostupné online. DOI: 10.1093/protein/gzz018. PMID 31390019.
Literatúra upraviť
- Reductive cleavage of disulfide bridges in ribonuclease. Science, 1957, s. 691–692. DOI: 10.1126/science.125.3250.691. PMID 13421663.
- Studies on the reduction and re-formation of protein disulfide bonds. J. Biol. Chem., 1961, s. 1361–1363. DOI: 10.1016/S0021-9258(18)64177-8. PMID 13683523.
- Chemical structures of pancreatic ribonuclease and deoxyribonuclease. Science, 1973, s. 458–464. DOI: 10.1126/science.180.4085.458. PMID 4573392.
- Profiles in Science: The Christian B. Anfinsen Papers-Articles
Zdroj upraviť
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Anfinsen's dogma na anglickej Wikipédii.