Funkcije proteinov

1. Funkcije proteinov • Transport/skladiščenje določenih molekul (ligandov, npr. Hb, Mb) • Uravnavanje procesov (DNA-vezavni proteini) • Oporna funkcija (strukturni proteini, npr keratini, kolagen ...) • Kontraktilni proteini • Membranski proteini, vključeni v transport molekul/ionov preko membrane • Proteini, vključeni v prenos signala (receptorji, G-proteini, kinaze ...) • Obramba pred tujki/invazivnimi organizmi (Ig) • Kataliza biokemijskih reakcij (encimi)

2. Centralna dogma življenja

3. Procesi, ki uravnavajo koncentracijo proteina v celici Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

4. Nukleosom - osnovna enota kromatina evkariontske celice • nukleosom, sestavljen iz histonov in prostega dela • DNA (200 bp) • proteinsko jedro (8 histonov: 2 kopiji H2A, H2B, H3, H4) • je ovito s segmentom DNA (~146 bp) Organizacija DNA v jedru evkariontske celice (a) nukleosome povezuje prosta DNA (b) slika nukleosomov z elektronsko mikroskopijo

5. Histoni – majhni bazični proteini v jedru • V vseh evkariontskih celicah 5 različnih vrst - H1, H2, H3, H4, H5 • Histoni so dobro ohranjeni med različnimi vrstami (npr. izmed 102 ak H2 se med grahom in kravo razlikujeta le 2 ak) • Mr od 11 000 do 21 000 • ~1/4 bazičnih ak Arg in Lys • Različno stanje kromatina → histoni se posttranslacijsko modificirajo (metiliranje, ADP-riboziliranje, fosforiliranje, glikoziliranje, acetiliranje – spremeni se naboj, oblika ...) → modifikacija pogojuje trenutne zahteve glede izražanja genov

6. Vrste in lastnosti histonov Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

7. Spremembe na kromosomu (remodelling of chromosome) med procesom transkripcije • Na mestu transkripcije pride do različnih sprememb v strukturi kromatina • Pozitivno uravnavanje je bolj pogosto kot negativno – aktivirajoči transkripcijski faktorji • Transkripcija in translacija sta prostorsko in časovno ločeni v evkariontski celici

8. Struktura DNA (Watson&Crick) baze fosfor deoksiriboze in kisiki fosfatov Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

9. DNA-vezavni proteini omogočijo nastanek kompleksa, ki sproži transkripcijo DNA-vezavni proteini (transaktivatorji)

10. Atomske skupine na molekuli DNA, ki so primerne za vezavo proteinov T-A A-T G-C C-G

11. Donorska in akceptorska mesta za H-vezi v interakciji DNA-ligand a b a, prikaz vodikovih vezi v baznih parov T-A in C-G v dvojni vijačnici DNA b, shema molekule DNA z atomi v veliki in v mali brazdi, ki lahko tvorijo vodikove vezi s proteini (npr. transkripcijskimi faktorji)

12. Prepisovanje/transkripcija z RNA-polimerazo

13. Mesta na DNA Navzgor / zgornje področje Navzdol / spodnje področje regulatorni del • strukturni gen • zaprt • odprt → izražanje gena/transkripcija

14. Prepisovanje/transkripcija (sinteza RNA)

15. DNA-vezavni proteini pomagajo pri vezavi polimeraze RNA

16. Alosterični DNA-vezavni protein

17. Dimerizacija DNA-vezavnih proteinov Po vezavi signale molekule na DNA-vezavni protein se le-ta konformacijsko spremeni in dimerizira – odpre se njegovo vezavno mesto za DNA

18. Obratna ponovitev vezavnega mesta za protein

19. Dimerizacija transkripcijskega faktorja omogoča trdnejšo vezavo na DNA- stabilizacija proteinske molekule z dimerizacijo

20. Kombinacije DNA-vezavnih proteinov homodimeri heterodimeri 3 različni vezavni proteini → 9 specifičnih vezavnih mest ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 35 000-45 000 človeških genov znanih, od tega ~1000 transkripcijskih faktrojev za

21. Strukturni vzorci DNA-vezavnih proteinov

22. DNA-vezavni proteini uravnavajo sintezo RNA • več vrst DNA-vezavnih proteinov • vežejo se na DNA na specifična regulatorna mesta (<10 nukleotidov) in s tem uravnavajo ekspresijo genov • proteini se vežejo na DNA s šibkimi interakcijami • vsebujejo nekaj značilnih supersekundarnih struktur: Zn-prsti, vijačnica-zavoj-vijačnica, levcinska zadrga, vijačnica-zanka-vijačnica, • nahajajo se v vseh kraljestvih živega sveta

23. DNA-vezavni protein: Zn prsti Shematični prikaz domen DNA-vezavnega proteina histidin cistein

24. DNA-vezavni protein: Zn prsti - npr. estrogenski receptor

25. Primer DNA-vezavnega proteina: vezava estrogenskega receptorja (dimera) na DNA

26. Zn prsti - evkariontski TFIII

27. Receptorji iz družine steroidnih receptorjevv človeškem telesu

28. Strukturni vzorci DNA proteinov

29. DNA-vezavni protein vijačnica-zavoj-vijačnica se prilega v veliko brazdo, ostale vijačnice pomagajo ohranjati protein na pravem mestu na DNA

30. Vijačnica-zavoj-vijačnica (a) in tetramer heliks-obrat-heliks (b) Nelson DL, Cox MM, Lehninger Principles of Biochemistry, 2005

31. Model levcinske zadrge Pogled s strani Pogled v prerezu • Ak zaporedje v levcinski zadrgi -Leu-(X)6-Leu-(X)6-Leu(X)6-Leu- • (vsaka 7. ak je levcin) • Leu povezan z Leu sosednje vijačnice - 2 prilegajoči se α-vijačnici • strukturo vzdržujejo hidrofobne interakcije

32. Model kompleska levcinske zadrge in DNA

33. Strukturni vzorci DNA proteinov

34. Model DNA vezavnega proteina heliks-zanka-heliks (dimer) Interakcija DNA-protein (heliks-zanka-heliks)→ ekspresija gena