번역 후 수정

Post-translational modification
인슐린의 번역 후 수정.위에서 리보솜은 mRNA 배열을 단백질, 인슐린으로 변환하고 단백질을 내소체망으로 통과시켜 이황화물(-S-S-) 결합에 의해 절단, 접힘 및 형상으로 유지한다.그리고 나서 단백질은 골지 기구를 통과하고, 거기에서 소포에 포장된다.소포는 더 많은 부분이 잘려나가 성숙한 인슐린으로 변한다.

번역 후 수식(PTM)은 단백질 생합성에 따른 단백질의 공유가 및 일반적으로 효소 수식을 말한다.이 과정은 소포체와 [1]골지기관에서 일어난다.단백질은 mRNA를 폴리펩타이드 체인으로 변환하는 리보솜에 의해 합성되며, 리보솜은 PTM을 거쳐 성숙한 단백질 생성물을 형성할 수 있다.PTM은 예를 들어 프로호르몬이 호르몬으로 전환될 때처럼 세포 신호 전달에 중요한 구성요소이다.

번역 후 변형은 아미노산 측쇄 또는 단백질의 C- 또는 N- [2]말단에서 발생할 수 있다.그들은 기존의 관능기를 수정하거나 인산염과 같은 새로운 관능기를 도입함으로써 20개의 표준 아미노산의 화학적 레퍼토리를 확장할 수 있다.인산화는 효소의 활성을 조절하는 매우 일반적인 메커니즘이며 번역 후 가장 일반적인 [3]변형이다.많은 진핵생물 및 원핵생물 단백질은 또한 탄수화물 분자가 글리코실화라고 불리는 과정에 부착되어 있는데, 이것은 조절 기능을 할 뿐만 아니라 단백질 접힘을 촉진하고 안정성을 향상시킬 수 있습니다.지질화라고 알려진 지질 분자의 부착은 종종 세포막에 부착된 단백질이나 단백질의 일부를 목표로 한다.

다른 형태의 번역 후 변형은 프로페타이드를 성숙한 형태로 가공하거나 이니시에이터 메티오닌 잔기를 제거하는 것과 같이 펩타이드 결합을 절단하는 것으로 구성된다.시스테인 잔류물에서 디술피드 결합의 형성은 번역 후 변형이라고도 [4]할 수 있다.예를 들어 디술피드 결합이 형성된 후 펩타이드 호르몬 인슐린을 2회 절단하여 사슬 중간에서 프로페타이드를 제거함으로써 단백질은 디술피드 결합으로 연결된 2개의 폴리펩타이드 사슬을 구성한다.

번역 후 수정의 일부 유형은 산화 스트레스의 결과입니다.카르보닐화는 변형 단백질을 분해 대상으로 하는 한 가지 예이며 단백질 [5][6]응집체를 형성할 수 있다.특정 아미노산 [7]변형을 산화적 손상을 나타내는 바이오마커로 사용할 수 있다.

번역 후 수정이 종종 발생하는 부위는 반응에서 친핵체로 작용할 수 있는 기능성 기(세린, 트레오닌 및 티로신의 수산기, 리신, 아르기닌 및 히스티딘의 아민 형태, 시스테인의 티올레이트 음이온, 부분산염 및 글루탐산염의 카르복실산염, C-ter)이다.또한 아스파라긴의 아미드는 약한 친핵성이지만 글리칸의 부착점 역할을 할 수 있다.산화 메티오닌 및 측쇄의 [8]일부 메틸렌기에서 더 드문 변형이 발생할 수 있습니다.

단백질의 번역 후 수정은 질량분석, 이스턴 블로팅 및 웨스턴 블로팅을 포함한 다양한 기술로 실험적으로 검출할 수 있다.기타 메서드는 #External links 섹션에 기재되어 있습니다.

기능 그룹의 추가를 수반하는 PTM

생체내 효소에 의한 첨가

막 국재화를 위한 소수성 군

효소 활성 강화를 위한 보조 인자

번역 요인의 변경

소규모 화학 그룹

비효소적 생체내 첨가물

비효소적 시험관내 첨가물

  • 비오티닐화: 일반적으로 단백질을 라벨링하기 위해 비오티닐화 시약을 사용한 비오틴 부분의 공유 부착.
  • 카르바밀화: 단백질의 N 말단 또는 Lys 또는 Cys 잔기의 측쇄에 이소시아닌산을 첨가하는 것으로, 전형적으로 요소 [18]용액에 노출되어 발생한다.
  • 산화: 주로 Met, Trp, His 또는 Cys 잔류물로 구성된 감수성 측쇄에 하나 이상의 산소 원자를 추가합니다.Cys 잔류물 간의 디술피드 결합 형성.
  • 페길화: 페길화 시약을 사용하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG)의 공유 결합(일반적으로 N-말단 또는 Lys 잔류물의 측쇄).페길화는 단백질 의약품의 효능을 향상시키기 위해 사용된다.

다른 단백질 또는 펩타이드와의 결합

아미노산의 화학적 변형

구조 변경

통계 정보

주파수별 공통 PTM

2011년에는 Swiss-Prot 데이터베이스의 [23]프로테옴 전체 정보를 사용하여 실험적으로 그리고 추정적으로 검출된 각 번역 후 수정에 대한 통계가 작성되었다.실험적으로 발견된 가장 일반적인 10가지 수정 사항은 다음과 같다.[24]

빈도수. 수정.
58383 인산화
6751 아세틸화
5526 N결합 글리코실화
2844 아미데이션
1619 히드록실화
1523 메틸화
1133 O결합 배당체화
878 유비퀴틸화
826 피롤리돈카르본산
504 황산화

잔류물별 공통 PTM

특정 아미노산 잔기에 대한 일반적인 번역 후 수정은 다음과 같다.특별한 지시가 없는 한 사이드 체인으로 변경이 이루어집니다.

아미노산 약어 수정.
알라닌 알라 N-아세틸화(N-terminus)
아르기닌 아르그 시트룰린으로의 탈이미화, 메틸화
아스파라긴 ASN Asp 또는 iso(Asp), N-연결 글리코실화에 대한 탈아미드화
아스파라긴산 ASP 이소아스파르트산에 대한 이성질화
시스테인 씨스 디술피드결합형성, 설펜산 또는 술폰산으로의 산화, 팔미토일화, N-아세틸화(N-terminus), S-니트로실화
글루타민 글린 파이로글루탐산(N-terminus)으로의 환화, 글루탐산으로의 탈아미드화 또는 트랜스글루타미나아제에 의한 리신에 대한 이소펩티드 결합 형성
글루탐산 글루 파이로글루탐산(N-말단), 감마카르복실화
글리신 글리 N-미리스토일화(N-말단), N-아세틸화(N-말단)
히스티딘 그의 인산화
이소류신 일레
류신 류
리신 리스 아세틸화, 유비퀴틸화, SMOylation, 메틸화, 히드록실화
메티오닌 만났다 N-아세틸화(N-terminus), N-연결 유비퀴티네이션, 술폭시드 또는 술폰으로의 산화
페닐알라닌 페
프롤린 프로 히드록실화
세린 서 인산화, O-결합 글리코실화, N-아세틸화(N-말단)
트레오닌 스루 인산화, O-결합 글리코실화, N-아세틸화(N-말단)
트립토판 Trp 모노 또는 디옥시리보핵산, 키뉴레닌, 트립토판 트립토필퀴논 생성
티로신 티르 황화, 인산화
발린. 발 N-아세틸화(N-terminus)

데이터베이스 및 도구

PTM을 [25]예측하기 위한 프로세스 및 데이터 소스의 흐름도.

단백질 배열은 수정 효소에 의해 인식되고 PTM 데이터베이스에 기록되거나 예측될 수 있는 배열 모티브를 포함한다.다양한 수정사항이 발견됨에 따라 데이터베이스에 이러한 종류의 정보를 문서화할 필요가 있습니다.PTM 정보는 실험적인 수단을 통해 수집하거나 고품질의 수동 큐레이션된 데이터를 통해 예측할 수 있습니다.종종 특정 분류 그룹(예: 인간 단백질) 또는 기타 특징에 초점을 맞춘 수많은 데이터베이스가 생성되었다.

자원 목록

  • PhospoSitePlus[26] – 번역 후 포유류 단백질 연구를 위한 포괄적인 정보와 도구 데이터베이스
  • ProteomeScout[27] – 단백질 데이터베이스 및 번역 후 수정 실험
  • Human Protein Reference[27] Database – 다양한 수정을 위한 데이터베이스로 단백질의 원인 질환과 관련된 단백질, 등급 및 기능/프로세스를 이해한다.
  • PROSITE[28] – 사이트를 포함한 다양한 유형의 PTM 컨센서스 패턴 데이터베이스
  • 단백질 정보 자원(PIR)–[29] PTM용 주석 및 구조를 수집하기 위한 데이터베이스입니다.
  • dbPTM[25] – 서로 다른 PTM과 화학 성분/구조 및 아미노산 수정 부위의 빈도를 보여주는 데이터베이스
  • Uniprot에는 PTM 정보가 포함되어 있지만 보다 전문적인 데이터베이스에 비해 포괄적이지 않을 수 있습니다.
    단백질 기능과 생리적 [30]과정에 대한 PTM의 영향.
  • O-GlcNAc 데이터베이스[31][32] - 단백질 O-GlcNAcylation에 대한 큐레이션 데이터베이스로 14,000개 이상의 단백질 엔트리 및 10,000개 이상의 O-GlcNAc 사이트를 참조한다.

도구들

단백질 및 PTM 시각화를 위한 소프트웨어 목록

  • PyMOL – 단백질 모델에 공통 PTM 세트 도입
  • AWESE – PTM에 대한 단일 뉴클레오티드 다형성의 역할을 확인하는 인터랙티브 도구[34]
  • Kimera[35] – 분자를 시각화하는 인터랙티브 데이터베이스

사례

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Post Translational Modification Of Proteins - Translation". Jack Westin. 26 February 2020. Retrieved 9 June 2022.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  2. ^ Pratt, Charlotte W.; Voet, Judith G.; Voet, Donald (2006). Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level (2nd Edition). Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 9780471214953. OCLC 1280801548. Archived from the original on 13 July 2012.
  3. ^ Khoury GA, Baliban RC, Floudas CA (September 2011). "Proteome-wide post-translational modification statistics: frequency analysis and curation of the swiss-prot database". Scientific Reports. 1: 90. Bibcode:2011NatSR...1E..90K. doi:10.1038/srep00090. PMC 3201773. PMID 22034591.
  4. ^ Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). "17.6, Post-Translational Modifications and Quality Control in the Rough ER". Molecular Cell Biology (4th ed.). New York: W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-3136-8.
  5. ^ Dalle-Donne I, Aldini G, Carini M, Colombo R, Rossi R, Milzani A (2006). "Protein carbonylation, cellular dysfunction, and disease progression". Journal of Cellular and Molecular Medicine. 10 (2): 389–406. doi:10.1111/j.1582-4934.2006.tb00407.x. PMC 3933129. PMID 16796807.
  6. ^ Grimsrud PA, Xie H, Griffin TJ, Bernlohr DA (August 2008). "Oxidative stress and covalent modification of protein with bioactive aldehydes". The Journal of Biological Chemistry. 283 (32): 21837–41. doi:10.1074/jbc.R700019200. PMC 2494933. PMID 18445586.
  7. ^ Gianazza E, Crawford J, Miller I (July 2007). "Detecting oxidative post-translational modifications in proteins". Amino Acids. 33 (1): 51–6. doi:10.1007/s00726-006-0410-2. PMID 17021655. S2CID 23819101.
  8. ^ Walsh, Christopher T. (2006). Posttranslational modification of proteins : expanding nature's inventory. Englewood: Roberts and Co. Publ. ISBN 9780974707730. : 12–14
  9. ^ Whiteheart SW, Shenbagamurthi P, Chen L, Cotter RJ, Hart GW, et al. (August 1989). "Murine elongation factor 1 alpha (EF-1 alpha) is posttranslationally modified by novel amide-linked ethanolamine-phosphoglycerol moieties. Addition of ethanolamine-phosphoglycerol to specific glutamic acid residues on EF-1 alpha". The Journal of Biological Chemistry. 264 (24): 14334–41. doi:10.1016/S0021-9258(18)71682-7. PMID 2569467.
  10. ^ Roy H, Zou SB, Bullwinkle TJ, Wolfe BS, Gilreath MS, Forsyth CJ, Navarre WW, Ibba M (August 2011). "The tRNA synthetase paralog PoxA modifies elongation factor-P with (R)-β-lysine". Nature Chemical Biology. 7 (10): 667–9. doi:10.1038/nchembio.632. PMC 3177975. PMID 21841797.
  11. ^ Ali, Ibraheem; Conrad, Ryan J.; Verdin, Eric; Ott, Melanie (2018). "Lysine Acetylation Goes Global: From Epigenetics to Metabolism and Therapeutics". Chemical Reviews. 118 (3): 1216–1252. doi:10.1021/acs.chemrev.7b00181. PMC 6609103. PMID 29405707.
  12. ^ Bradbury AF, Smyth DG (March 1991). "Peptide amidation". Trends in Biochemical Sciences. 16 (3): 112–5. doi:10.1016/0968-0004(91)90044-v. PMID 2057999.
  13. ^ Eddé B, Rossier J, Le Caer JP, Desbruyères E, Gros F, Denoulet P (January 1990). "Posttranslational glutamylation of alpha-tubulin". Science. 247 (4938): 83–5. Bibcode:1990Sci...247...83E. doi:10.1126/science.1967194. PMID 1967194.
  14. ^ Walker CS, Shetty RP, Clark K, Kazuko SG, Letsou A, Olivera BM, Bandyopadhyay PK, et al. (March 2001). "On a potential global role for vitamin K-dependent gamma-carboxylation in animal systems. Evidence for a gamma-glutamyl carboxylase in Drosophila". The Journal of Biological Chemistry. 276 (11): 7769–74. doi:10.1074/jbc.M009576200. PMID 11110799.
  15. ^ a b c Chung HS, et al. (January 2013). "Cysteine oxidative posttranslational modifications: emerging regulation in the cardiovascular system". Circulation Research. 112 (2): 382–92. doi:10.1161/CIRCRESAHA.112.268680. PMC 4340704. PMID 23329793.
  16. ^ Jaisson S, Pietrement C, Gillery P (November 2011). "Carbamylation-derived products: bioactive compounds and potential biomarkers in chronic renal failure and atherosclerosis". Clinical Chemistry. 57 (11): 1499–505. doi:10.1373/clinchem.2011.163188. PMID 21768218.
  17. ^ Kang HJ, Baker EN (April 2011). "Intramolecular isopeptide bonds: protein crosslinks built for stress?". Trends in Biochemical Sciences. 36 (4): 229–37. doi:10.1016/j.tibs.2010.09.007. PMID 21055949.
  18. ^ Stark GR, Stein WH, Moore X (1960). "Reactions of the Cyanate Present in Aqueous Urea with Amino Acids and Proteins". J Biol Chem. 235 (11): 3177–3181. doi:10.1016/S0021-9258(20)81332-5.
  19. ^ Van G. Wilson (Ed.) (2004)총화: 2005-02-09년 웨이백 머신에 보관된 분자생물학과 생화학.Horizon Bioscience.ISBN 0-9545232-8-8.
  20. ^ Malakhova OA, Yan M, Malakhov MP, Yuan Y, Ritchie KJ, Kim KI, Peterson LF, Shuai K, Zhang DE (February 2003). "Protein ISGylation modulates the JAK-STAT signaling pathway". Genes & Development. 17 (4): 455–60. doi:10.1101/gad.1056303. PMC 195994. PMID 12600939.
  21. ^ Klareskog L, Rönnelid J, Lundberg K, Padyukov L, Alfredsson L (2008). "Immunity to citrullinated proteins in rheumatoid arthritis". Annual Review of Immunology. 26: 651–75. doi:10.1146/annurev.immunol.26.021607.090244. PMID 18173373.
  22. ^ Brennan DF, Barford D (March 2009). "Eliminylation: a post-translational modification catalyzed by phosphothreonine lyases". Trends in Biochemical Sciences. 34 (3): 108–14. doi:10.1016/j.tibs.2008.11.005. PMID 19233656.
  23. ^ Khoury GA, Baliban RC, Floudas CA (September 2011). "Proteome-wide post-translational modification statistics: frequency analysis and curation of the swiss-prot database". Scientific Reports. 1 (90): 90. Bibcode:2011NatSR...1E..90K. doi:10.1038/srep00090. PMC 3201773. PMID 22034591.
  24. ^ "Proteome-Wide Post-Translational Modification Statistics". selene.princeton.edu. Archived from the original on 2012-08-30. Retrieved 2011-07-22.
  25. ^ a b Lee TY, Huang HD, Hung JH, Huang HY, Yang YS, Wang TH (January 2006). "dbPTM: an information repository of protein post-translational modification". Nucleic Acids Research. 34 (Database issue): D622-7. doi:10.1093/nar/gkj083. PMC 1347446. PMID 16381945.
  26. ^ Hornbeck PV, Zhang B, Murray B, Kornhauser JM, Latham V, Skrzypek E (January 2015). "PhosphoSitePlus, 2014: mutations, PTMs and recalibrations". Nucleic Acids Research. 43 (Database issue): D512-20. doi:10.1093/nar/gku1267. PMC 4383998. PMID 25514926.
  27. ^ a b Goel R, Harsha HC, Pandey A, Prasad TS (February 2012). "Human Protein Reference Database and Human Proteinpedia as resources for phosphoproteome analysis". Molecular BioSystems. 8 (2): 453–63. doi:10.1039/c1mb05340j. PMC 3804167. PMID 22159132.
  28. ^ Sigrist CJ, Cerutti L, de Castro E, Langendijk-Genevaux PS, Bulliard V, Bairoch A, Hulo N (January 2010). "PROSITE, a protein domain database for functional characterization and annotation". Nucleic Acids Research. 38 (Database issue): D161-6. doi:10.1093/nar/gkp885. PMC 2808866. PMID 19858104.
  29. ^ Garavelli JS (January 2003). "The RESID Database of Protein Modifications: 2003 developments". Nucleic Acids Research. 31 (1): 499–501. doi:10.1093/nar/gkg038. PMC 165485. PMID 12520062.
  30. ^ Audagnotto M, Dal Peraro M (2017-03-31). "In silico prediction tools and molecular modeling". Computational and Structural Biotechnology Journal. 15: 307–319. doi:10.1016/j.csbj.2017.03.004. PMC 5397102. PMID 28458782.
  31. ^ Wulff-Fuentes E, Berendt RR, Massman L, Danner L, Malard F, Vora J, Kahsay R, Olivier-Van Stichelen S (January 2021). "The human O-GlcNAcome database and meta-analysis". Scientific Data. 8 (1): 25. Bibcode:2021NatSD...8...25W. doi:10.1038/s41597-021-00810-4. PMC 7820439. PMID 33479245.
  32. ^ Malard F, Wulff-Fuentes E, Berendt RR, Didier G, Olivier-Van Stichelen S (July 2021). "Automatization and self-maintenance of the O-GlcNAcome catalog: a smart scientific database". Database (Oxford). 2021: 1. doi:10.1093/database/baab039. PMC 8288053. PMID 34279596.
  33. ^ Warnecke A, Sandalova T, Achour A, Harris RA (November 2014). "PyTMs: a useful PyMOL plugin for modeling common post-translational modifications". BMC Bioinformatics. 15 (1): 370. doi:10.1186/s12859-014-0370-6. PMC 4256751. PMID 25431162.
  34. ^ Yang Y, Peng X, Ying P, Tian J, Li J, Ke J, Zhu Y, Gong Y, Zou D, Yang N, Wang X, Mei S, Zhong R, Gong J, Chang J, Miao X (January 2019). "AWESOME: a database of SNPs that affect protein post-translational modifications". Nucleic Acids Research. 47 (D1): D874–D880. doi:10.1093/nar/gky821. PMC 6324025. PMID 30215764.
  35. ^ Morris JH, Huang CC, Babbitt PC, Ferrin TE (September 2007). "structureViz: linking Cytoscape and UCSF Chimera". Bioinformatics. 23 (17): 2345–7. doi:10.1093/bioinformatics/btm329. PMID 17623706.
  36. ^ "1tp8 - Proteopedia, life in 3D". www.proteopedia.org.

외부 링크

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