Upload
lytu
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PSEUDOENZIMI
“DEAD ENZYMES SHOW SIGNS OF LIFE"
Većina enzimskih familija ima “dead” srodnike
Za razliku od pseudogena oni se eksprimiraju i funkcionalni su
Da li su “dead” enzimi više od evolutivnog ćorsokaka?
OSNOVNI POJMOVI
Pseudogeni su nefunkcionalni srodnici gena koji su
izgubili sposobnost da eksprimiraju funkcionalan
protein.
1967. godina – α-laktalbumin i lizozim
1974 – 1980. godine – protein seruma haptoglobin i himotripsinogen
1988. godine δ1-kristalin i argininosukcinat liazaε–kristalin je laktat dehidrogenaza B τ–kristalin je α–enolazaEnzimska diversifikacija – enzimi mogu da obavljaju dodatne neenzimske funkcije i taj se fenomen zove “gene sharing”.
ISTORIJA “DEAD” ENZIMA
Adrain & Freeman, Nature Reviews, 2012
2002. godine prvi put uočeno koliko su stvarno zastupljeni pseudoenzimi – protein kinazeGerard Manning: “We thought we must got it wrong”.
Njihovi geni nisu “junk” DNK, ćelije proizvode ove protene zato što su im potrebni:- pomažu “pravim” enzimima da zauzmu nativnu konformaciju i budu katalitički aktivni- regulišu aktivnost “pravih” enzima- obezbeđuju sredinu za proteinsku interakciju- pomažu u ćelijskoj komunikaciji- prate proteine do nove lokacije i štite ih da ne budu degradovani na tom putu, itd.
ISTORIJA “DEAD” ENZIMA
FUNKCIJE PSEUDOENZIMA
Modes of pseudoenzyme function. Pseudoenzymes (green) exert their effects on signal transduction or metabolism through interactions with other proteins, including client enzymes(grey),or substrates (yellow). Allosteric binding of a pseudoenzyme can positively or negatively regulate the catalytic activity of a client protein. This client is classically a related enzyme, however it could be an unrelated, potentially non-enzyme, protein.(b) Pseudoenzyme domains can act as receivers for post-translationalmodifications (star), such as (de)ubiquitylation, (de)phosphorylation or proteolytic cleavage, which can promote conformational switching and effector functions. (c) As protein interaction domains, pseudoenzymes can nucleate the assembly of protein complexes to bring enzyme and substrate pairs into proximity (top), or regulate protein localization, stability or quality control in a particular trafficking pathway or organelle (bottom). (d) Pseudoenzymes can compete with conventional (active) enzymes to prevent assembly of higher order protein complexes (top), or sequester substrates to protect them from enzymatic processing (bottom). Murphy et al., Curr. Opin. Biol. 2017
PSEUDOKINAZE
PSEUDOFOSFATAZE
Adrain & Freeman,Nature Reviews, 2012
Procenat zastupljenosti pseudoenzima kod različitih organizama je različit, od 10–30%
MERPOS i Degradome baze
Neki od pretpostavljenih pseudoenzima to nisu već imaju atipičan mehanizam delovanja. Naime,aminokiselinska seq daje prvu informaciju, zatim se pravi nativna konformacija i testira aktivnost(Ca-kalmodulin zavisna serin kinaza i Integrin vezujuća kinaza)
Mnogi pseudoenzimi su konzervirani što ukazuje na selektivan pritisak i funkcionalni značaj
RASPROSTRANJENOST I EVOLUCIJAPSEUDOENZIMA
Često zadrže sposobnost da vežu iste supstrate i kofaktore kao “pravi” enzimi i imaju istu lokaciju u ćeliji
Više neaktivnih srodnika imaju enzimi uključeni u sekreciju proteina i signalne puteve nego enzimi jedra
Pseudoenzimi mogu da dobiju nove enzimske funkcije što je način da se stari proteini prilagode novim funkcijama
Dva objašnjenja za evoluciju ovih gena i oba obuhvataju duplikaciju gena
RASPROSTRANJENOST I EVOLUCIJAPSEUDOENZIMA
NOVI ŽIVOT ZA STARE ROMBOIDALNE PROTEINZE
Intramembranske serin proteinaze, konzervirane u sva tri domena, regulišu raznovrsne procese: signalni put, morfologija mitohondrija, invazija parazita, translokacija proteina
“iRhoms” – inactive rhomboids – izgubile su glavne aminokiseline u aktivnom mestu
Deo su dva veoma različita fiziološka procesa, odbrana od patogena i spavanje
KARAKTERISTIKE iRhoms
▪ EGF – epidermal growthfactor kod Drosophilamelanogaster
▪ TACE – tumor necrosisfactor (TNFα) converingenzyme kod sisara
Adrain & Freeman, Nature Reviews, 2012
BOLESTI I iRhoms
Mutacije u genu za iRhom2 su povezane sa: tioloza i tumor jednjaka, tumor jajnika, epitelijalnih ćelija, poremećaj kontrole rasta
Možda je TACE zajednički faktor za sve ove poremećaje
Pseudoenzimi povezani sa bolestimamogu da posluže kao ciljni molekluliza nove lekove
MODEL EVOLUCIJE SUPERFAMILIJEROMBOIDALNIH PROTEINA
Adrain & Freeman, Nature Reviews, 2012
ODGOVARA I NEPRIJATELJU
Trypanosoma brucei – bolest spavanjaPseudoenzimi 3000 puta povećavaju aktivnost dva ključna enzima ovog parazita.
Toxoplasma gondii – toksoplazmozaPseudoenzim ROP5 i aktivni anzim ROP18 koje sintetiše parazit se aktivno bore protiv proteinaiz IRG familije koji inaktiviraju delovanje parazita. Među sekvenciranim genomima u genomu Toxoplasma je pronđena najveći procenata pseudokinaza.
UMESTO ZAKLJUČKA
Pseudoenzimi su široko rasprostranjeni
Regulišu različite važne procese
Evolucija je ekonomična tako da pseudoenzimi nisu nus proizvodi evolucije
Slučajno su otkriveni, ali su postali fokus mnogih istraživanja jer pružaju uvid u mnoge biohemijske puteve i regulatorne procese
Ciljni molekuli za nove lekove – Glivek
Kada se izučavaju enzimi treba raditi i na “pravim”i na “dead” da bi se shvatio molekularni mehanizam
ili fundamentalan biološki proces. Pseudoenziminas teraju da se pitamo koliko enzim mora da bude
aktivan da bi ga smatrali pravim.