Modifikimet pas translatimit

Kur palosja e proteinave në gjendjen e pjekur dhe funksionale 3D është e plotë, nuk është domosdoshmërisht fundi i rrugës së maturimit të proteinave. Një proteinë e palosur ende mund t'i nënshtrohet përpunimit të mëtejshëm përmes modifikimeve pas përkthimit. Janë të njohura mbi 200 lloje të modifikimeve pas përkthimit, këto modifikime mund të ndryshojnë aktivitetin e proteinave, aftësinë e proteinës për të bashkëvepruar me proteinat e tjera dhe ku proteina gjendet brenda qelizës p.sh. në bërthamën ose citoplazmën e qelizës. Nëpërmjet modifikimeve pas përkthimit, diversiteti i proteinave të koduara nga gjenomi zgjerohet me 2 deri në 3 rende të madhësisë.

Ekzistojnë disa klasa kryesore të modifikimit pas përkthimit:

• Shtimi i grupeve kimike
• Shtimi i molekulave komplekse
• Formimi i lidhjeve intramolekulare

Redaktimi i ndarjes

Tregon një modifikim pas përkthimit të proteinës nga ndarja e proteazës, duke ilustruar se lidhjet para-ekzistuese mbahen edhe nëse shkëputet zinxhiri polipeptid.

Ndarja e proteinave është një modifikim i pakthyeshëm pas përkthimit i kryer nga enzimat e njohura si proteaza. Këto proteaza janë shpesh shumë specifike dhe shkaktojnë hidrolizë të një numri të kufizuar lidhjesh peptide brenda proteinës së synuar. Proteina e shkurtuar që rezulton ka një zinxhir polipeptid të ndryshuar me aminoacide të ndryshme në fillim dhe në fund të zinxhirit. Ky modifikim pas përkthimit shpesh ndryshon funksionin e proteinave, proteina mund të çaktivizohet ose aktivizohet nga ndarja dhe mund të shfaqë aktivitete të reja biologjike.

Shtimi i molekulave komplekse

Ilustron ndryshimin në strukturë midis glikozilimit të lidhur me N dhe të lidhur me O në një zinxhir polipeptid.

Modifikimet pas përkthimit mund të përfshijnë molekula më komplekse dhe të mëdha në strukturën e proteinës së palosur.  Një shembull i zakonshëm i kësaj është glikozilimi, shtimi i një molekule polisakaride, e cila konsiderohet gjerësisht si modifikimi më i zakonshëm pas përkthimit.

Në glikozilim, një molekulë polisakaride (e njohur si glikan) shtohet në mënyrë kovalente në proteinën e synuar nga enzimat e glikoziltransferazës dhe modifikohet nga glikozidazat në rrjetin endoplazmatik dhe në aparatin Golgi.  Glikozilimi mund të ketë një rol kritik në përcaktimin e strukturës përfundimtare, të palosur 3D të proteinës së synuar.  Në disa raste glikozilimi është i nevojshëm për palosjen e duhur.  Glikozilimi i lidhur me N promovon palosjen e proteinave duke rritur tretshmërinë dhe ndërmjetëson lidhjen e proteinave me kaperonët e proteinave.  Kaperonet janë proteina përgjegjëse për palosjen dhe ruajtjen e strukturës së proteinave të tjera.

Tregon formimin e lidhjeve kovalente disulfide si një modifikim pas përkthimit.  Lidhjet disulfide mund të formohen ose brenda një zinxhiri të vetëm polipeptid (majtas) ose midis zinxhirëve polipeptidikë në një kompleks proteinash me shumë nën-njësi (djathtas).

Ka gjerësisht dy lloje të glikozilimit, glikozilimi i lidhur me N dhe glikozilimi i lidhur me O.  Glikozilimi i lidhur me N fillon në rrjetin endoplazmatik me shtimin e një glikani pararendës.  Glikani pararendës modifikohet në aparatin Golgi për të prodhuar glikan komplekse të lidhur në mënyrë kovalente me nitrogjenin në një aminoacid asparagine.  Në të kundërt, glikozilimi i lidhur me O është shtimi kovalent i njëpasnjëshëm i sheqernave individuale mbi oksigjenin në aminoacidet serinë dhe treonin brenda strukturës së proteinës së pjekur.

Shumë proteina të prodhuara brenda qelizës sekretohen jashtë qelizës për të funksionuar si proteina jashtëqelizore.  Proteinat jashtëqelizore janë të ekspozuara ndaj një sërë kushtesh.  Për të stabilizuar strukturën e proteinës 3D, lidhjet kovalente formohen ose brenda proteinës ose midis zinxhirëve të ndryshëm polipeptidikë në strukturën kuaternare.  Lloji më i përhapur është një lidhje disulfide (e njohur edhe si urë disulfide).  Një lidhje disulfide formohet midis dy aminoacideve cisteinë duke përdorur grupet e tyre kimike të zinxhirit anësor që përmbajnë një atom squfuri, këto grupe kimike njihen si grupe funksionale të tiolit.  Lidhjet disulfide veprojnë për të stabilizuar strukturën para-ekzistuese  të proteinës.  Lidhjet disulfide formohen në një reaksion oksidimi midis dy grupeve tiol dhe për këtë arsye, kanë nevojë për një mjedis oksidues për të reaguar.  Si rezultat, lidhjet disulfide formohen zakonisht në mjedisin oksidues të rrjetës endoplazmatike të katalizuar nga enzimat e quajtura izomeraza disulfide proteinike.  Lidhjet disulfide formohen rrallë në citoplazmë pasi është një mjedis reduktues.

Shtimi i grupeve kimike: Metilimi, acetilimi dhe fosforilimin.

Pas përkthimit, grupe të vogla kimike mund të shtohen në aminoacide brenda strukturës së pjekur të proteinave. Shembuj të proceseve që shtojnë grupe kimike në proteinën e synuar përfshijnë metilimin, acetilimin dhe fosforilimin.

Metilimi

Metilimi është shtimi i kthyeshëm i një grupi metil në një aminoacid të katalizuar nga enzimat e metiltransferazës. Metilimi ndodh në të paktën 9 nga 20 aminoacidet e zakonshme, megjithatë, kryesisht ndodh në aminoacidet lizina dhe arginina. Një shembull i një proteine​​që zakonisht metilohet është një histon. Histonet janë proteina që gjenden në bërthamën e qelizës. ADN-ja është e mbështjellë fort rreth histoneve dhe mbahet në vend nga proteinat e tjera dhe ndërveprimet midis ngarkesave negative në ADN dhe ngarkesave pozitive në histon. Një model shumë specifik i metilimit të aminoacideve në proteinat e histonit përdoret për të përcaktuar se cilat rajone të ADN-së janë të plagosur fort dhe të paaftë për t'u transkriptuar dhe cilat rajone janë plagosur lirshëm dhe në gjendje të transkriptohen.

Acetilimi

Rregullimi i bazuar në histon i transkriptimit të ADN-së modifikohet gjithashtu nga acetilimi. Acetilimi është shtimi kovalent i kthyeshëm i një grupi acetil në një aminoacid lizine nga enzima acetiltransferazë. Grupi acetil hiqet nga një molekulë dhuruese e njohur si acetil koenzima A dhe transferohet në proteinën e synuar. Histonet i nënshtrohen acetilimit në mbetjet e tyre të lizinës nga enzimat e njohura si acetiltransferaza e histonit. Efekti i acetilimit është të dobësojë ndërveprimet e ngarkesës ndërmjet histonit dhe ADN-së, duke bërë kështu më shumë gjene në ADN të aksesueshme për transkriptim.

Fosforilimi

Modifikimi përfundimtar, i përhapur i grupit kimik pas përkthimit është fosforilimi. Fosforilimi është shtimi i kthyeshëm, kovalent i një grupi fosfati në aminoacide specifike (serinë, treonin dhe tirozinë) brenda proteinës. Grupi i fosfatit hiqet nga molekula e donatorit ATP nga një proteinë kinazë dhe transferohet në grupin hidroksil  të aminoacidit të synuar, duke prodhuar adenozinë difosfat si një biprodukt. Ky proces mund të rikthehet dhe grupi i fosfatit të hiqet nga enzima e proteinës fosfatazë. Fosforilimi mund të krijojë një zonë lidhëse në proteinën e fosforiluar, e cila i mundëson asaj të ndërveprojë me proteinat e tjera dhe të gjenerojë komplekse të mëdha, shumëproteinike. Përndryshe, fosforilimi mund të ndryshojë nivelin e aktivitetit të proteinave duke ndryshuar aftësinë e proteinës për të lidhur substratin e saj.