Valkude põhjustavate faktorite denatureerimine, mis põhjustavad seda ja tagajärgi



The valkude denaturatsioon See koosneb kolmemõõtmelise struktuuri kadumisest erinevate keskkonnateguritega, nagu temperatuur, pH või teatud keemilised ained. Struktuuri kadumine toob kaasa selle proteiiniga seotud bioloogilise funktsiooni kadumise, olenemata sellest, kas see on ensümaatiline, struktuurne, transporter..

Valgu struktuur on muutuste suhtes väga tundlik. Ühe olulise vesiniku silla destabiliseerimine võib valgu denatureerida. Samamoodi on olemas koostoimeid, mis ei ole valgufunktsiooni täitmiseks rangelt olulised ja destabiliseerumise korral ei mõjuta see toimimist..

Indeks

  • 1 Valkude struktuur
    • 1.1 Esmane struktuur
    • 1.2 Sekundaarne struktuur
    • 1.3 Kolmanda taseme struktuur
    • 1.4 Kvaternaarne struktuur
  • 2 Denaturatsiooni põhjustavad tegurid
    • 2.1 pH
    • 2.2 Temperatuur
    • 2.3 Keemilised ained
    • 2.4 Redutseerijad
  • 3 tagajärjed
    • 3.1 Renatureerimine
  • 4 Chaperone valgud
  • 5 Viited

Valkude struktuur

Selleks, et mõista valgu denatureerimise protsesse, peame teadma, kuidas valke on organiseeritud. Need kujutavad endast primaarset, sekundaarset, tertsiaarset ja kvaternaarset struktuuri.

Esmane struktuur

See on aminohapete järjestus, mis moodustavad nimetatud valgu. Aminohapped on nende biomolekulide põhielemendid ja 20 erinevat tüüpi, millest igaühel on erilised füüsikalised ja keemilised omadused. Need ühendatakse peptiidsideme abil.

Sekundaarne struktuur

Selles struktuuris hakkab see aminohapete lineaarne ahel vesiniksidemetega tihenduma. On kaks põhilist sekundaarset struktuuri: spiraalikujuline heeliks α; ja volditud leht P, kui kaks lineaarset ahelat on joondatud paralleelselt.

Kolmanda taseme struktuur

See hõlmab ka teisi jõude liike, mille tulemuseks on kolmemõõtmelise kuju spetsiifiline voltimine.

Valgu struktuuri moodustavate aminohappejääkide R-ahelad võivad moodustada disulfiidsildu ja valkude hüdrofoobsed osad on rühmitatud, samas kui hüdrofiilsed osad on veega. Van der Waalsi jõud toimivad kirjeldatud interaktsioonide stabilisaatorina.

Kvaternaarne struktuur

See koosneb valguühikute agregaatidest.

Kui valk on denatureerunud, kaotab see kvaternaarse, tertsiaarse ja sekundaarse struktuuri, samas kui primaarne jääb terveks. Proteiinid, mis on rikkad disulfiidsidemete poolest (tertsiaarne struktuur), tagavad suurema vastupidavuse denaturatsioonile.

Denaturatsiooni põhjustavad tegurid

Igasugune faktor, mis destabiliseerib valgu natiivse struktuuri säilitamise eest vastutavaid mittekovalentseid sidemeid, võib tekitada selle denaturatsiooni. Kõige olulisemate hulka võib nimetada:

pH

Väga äärmuslikes pH väärtustes, kas happelises või aluselises keskkonnas, võib valk kaotada oma kolmemõõtmelise konfiguratsiooni. H ioonide liig+ ja OH- keskel destabiliseerib see valgu interaktsioone.

See ioonmustri muutus tekitab denaturatsiooni. PH denatureerimine võib mõnel juhul olla pöörduv ja teistes pöördumatu.

Temperatuur

Termiline denatureerimine toimub siis, kui temperatuur tõuseb. Organismides, mis elavad keskmistes keskkonnatingimustes, hakkavad valgud destabiliseeruma temperatuuril üle 40 ° C. On selge, et termofiilsete organismide valgud taluvad neid temperatuurivahemikke.

Temperatuuri tõus põhjustab suurenenud molekulaarseid liikumisi, mis mõjutavad vesiniksidemeid ja muid mittekovalentseid sidemeid, mille tulemuseks on tertsiaarse struktuuri kadumine.

Selline temperatuuri tõus põhjustab reaktsioonikiiruse vähenemise, kui räägime ensüümidest.

Keemilised ained

Polaarsed ained - nagu uurea - kõrge kontsentratsiooniga mõjutavad vesiniksidemeid. Samuti võivad mittepolaarsed ained põhjustada sarnaseid tagajärgi.

Detergendid võivad samuti valgu struktuuri destabiliseerida; see ei ole aga agressiivne protsess ja need on enamasti pöörduvad.

Redutseerijad

Β-merkaptoetanool (HOCH2CH2SH) on keemiline aine, mida laboris sageli kasutatakse valkude denatureerimiseks. See vastutab disulfiidsildade vähendamise eest aminohappejääkide vahel. See võib destabiliseerida valgu tertsiaarset või kvaternaarset struktuuri.

Teiseks sarnaste funktsioonidega redutseerivateks aineteks on ditiotreitool (DTT). Lisaks on teised faktorid, mis aitavad kaasa valgu natiivse struktuuri kadumisele, suurte kontsentratsioonidega raskemetallid ja ultraviolettkiirgus..

Tagajärjed

Denatureerimise korral kaotab valk oma funktsiooni. Valgud töötavad optimaalselt, kui nad on emakeeles.

Funktsioonide kadumine ei ole alati seotud denatureerimisprotsessiga. Väike muutus valgu struktuuris võib viia funktsiooni kadumiseni, ilma et kogu kolmemõõtmeline struktuur destabiliseeruks.

Protsess võib olla pöördumatu või mitte. Laboratooriumis, kui tingimused on vastupidised, võib valk taastada oma esialgse konfiguratsiooni.

Renatureerimine

Üks kuulsamaid ja veenvaid katseid renaturatsiooniga tõestati ribonukleaasis A.

Kui teadlased lisasid denatureerivaid aineid nagu uurea või β-merkaptoetanool, denatureeriti valk. Kui need ained eemaldati, naasis valk oma natiivsele konformatsioonile ja võib täita oma funktsiooni 100% efektiivsusega.

Selle uuringu üks olulisemaid järeldusi oli näidata eksperimentaalselt, et valgu kolmemõõtmeline konformatsioon on antud selle esmase struktuuri järgi.

Mõnel juhul on denatureerimisprotsess täiesti pöördumatu. Näiteks, kui me valmistame muna, rakendame soojust valkudele (peamine on albumiin), mis moodustavad selle, valge valkjas välimus. Intuitiivselt võime järeldada, et isegi kui me seda jahutame, ei naase see oma algkujule.

Enamikul juhtudel kaasneb denatureerimisprotsessiga lahustuvuse vähenemine. Samuti vähendab see viskoossust, difusiooni kiirust ja kristalliseerub kergemini.

Chaperone valgud

Teiste valkude denatureerimise vältimise eest vastutavad chaperoniini või chaperoniini valgud. Samuti represseerivad nad teatud interaktsioone, mis ei ole valkude vahel piisavad, et tagada sama korrektne voltimine.

Kui söötme temperatuur tõuseb, suurendavad need valgud nende kontsentratsiooni ja toimivad teiste valkude denaturatsiooni vältimise teel. Seepärast nimetatakse neid ka "soojusšoki valkudeks" või HSP oma akronüümiks inglise keeles (Soojusšoki valgud).

Chaperoniinid on analoogsed puuri või silindriga, mis kaitseb oma sisemuses huvipakkuva valgu. 

Neid valke, mis reageerivad raku stressi olukorrale, on kirjeldatud elusorganismide erinevates rühmades ja need on väga konserveerunud. On erinevaid chaperonine ja neid klassifitseeritakse nende molekulmassi järgi.

Viited

  1. Campbell, N. A., & Reece, J. B. (2007). Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  2. Devlin, T. M. (2004). Biokeemia: kliiniliste rakendustega õpik. Ma pöördusin tagasi.
  3. Koolman, J., & Röhm, K. H. (2005). Biokeemia: tekst ja atlas. Ed. Panamericana Medical.
  4. Melo, V., Ruiz, V. M. ja Cuamatzi, O. (2007). Metaboolsete protsesside biokeemia. Reverte.
  5. Pacheco, D., & Leal, D. P. (2004). Meditsiiniline biokeemia. Toimetus Limusa.
  6. Pena, A., Arroyo, A., Gómez, A., & Tapia, R. (1988). Biokeemia. Toimetus Limusa.
  7. Sadava, D., & Purves, W. H. (2009). Elu: bioloogia teadus. Ed. Panamericana Medical.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Ed. Panamericana Medical.
  9. Voet, D., Voet, J. G. & Pratt, C.W. (2007). Biokeemia alused. Ed. Panamericana Medical.