Proteini – sve što trebate znati

Proteini su složene makromolekule koje pokazuju iznimnu raznovrsnost. Oni funkcioniraju kao enzimi (omogućavajući stanični metabolizam), kao hormoni (obavljajući regulatornu funkciju; najpoznatiji primjer je inzulin) i grade strukture (naše nokte, kosu, mišiće i očne leće).

Proteinska molekula dugačka je sekvenca aminokiselina, smotana u trodimenzionalnu strukturu. Samo određena sekvenca aminokiselina umotava se u određenu strukturu. Promijenite sekvencu i promijenit ćete način uvijanja proteina, a time i njegovu funkciju, jer ona u biti ovisi o njegovom obliku u tri dimenzije. Proteini koriste dvadeset različitih aminokiselina. U prirodi postoji mnogo aminokiselina i neke od njih biološki su važne, ali samo dvadeset ih se koristi za proteine. Sve aminokiseline imaju sličnu strukturu: amino grupa (H2N), rezidualna ili R-grupa (CHR) i karboksilna grupa (COOH). Njihova opća struktura označava se ovako: H2N-CHR-COOH, a njihov niz formira se tako što se amino grupa jedne aminokiseline povezuje peptidnom vezom s karboksilnom grupom druge. (Lanac aminokiselina stoga se zove polipeptid; protein je jedan polipeptid ili više njih.) Aminokiseline se razlikuju jedna od druge po bočnom lancu R: različite aminokiseline imaju različite R-grupe i zato imaju različita svojstva. Na primjer, zbog nekih bočnih lanaca aminokiselina postaje hidrofobna. Takve aminokiseline nastoje se okupiti u unutrašnjosti proteina i na taj način sudjeluju u određivanju trodimenzionalne strukture proteina. Drugi bočni nizovi čine aminokiselinu hidrofilnom – spremnom za reakciju s vodom.

KODIRANJE AMINOKISELINA

Svaka aminokiselina kodirana je skupom tri nukleotidne baze u molekuli RNK, zvanim kodom. Kako su u igri četiri baze (A, C, G, U), postoje 4x4x4=64 kodona. Teoretski, kodoni mogu kodirati 64 aminokiseline, a ipak se u sintezi proteina koristi samo 20 aminokiselina. Genetski kod se, dakle, degenerira: tri kodona predstavljaju naredbu kraj niza, a s preostalim 61 kodonom kodira se 20 aminokiselina. Drugim riječima, gotovo sve aminokiseline mogu se kodirati s više kodona. (Na primjer, aminokiselina cistein kodira se kodonima UGU i UGC; izoleucin se kodira kodonima AUU, AUC i AUA itd.) Genetski kod u biti je univerzalan: uz samo male iznimke, koriste ga svi organizmi na Zemlji. (Implicira li univerzalnost genetskog koda da je to jedini mogući kod? Možda je na početku bilo više različitih kodova, a slučajno se dogodilo daje ovaj prevagnuo? Međutim, ako sadašnja jedinstvenost koda znači da se on pojavio samo jednom u povijesti razvoja života, možda je razvoj učinkovitijeg koda velika prepreka za evoluciju.)

SINTEZA PROTEINA

Način na koji stanica sintetizira protein istovremeno je čudesno jednostavan i nevjerojatno složen. Vrlo pojednostavljena verzija procesa odvija se ovako.

Informacije o tome kako se grade proteini – i čitav organizam – sadržane su u DNK organizma. Kada stanica primi signal sa zahtjevom da proizvede određeni protein (pretpostavimo da je u pitanju jednostavni polipeptid), dvostruka zavojnica DNK razdvoji se u području kodirajućeg dijela niza. To područje slično je već spomenutom nizu predloška i sadrži informacije za taj konkretni protein. Područje DNK koje nosi kod za polipeptid (ili, točnije, za neki oblik RNK) zove se gen.

Procesom transkripcije svaki triplet DNK niza prepisuje se u odgovarajući kodon mRNK, tako da mRNK odnosi potpunu kopiju gena iz jezgre u citoplazmu stanice, zajedno sa informacijama o sekvenci aminokiselina. Organele zvane ribosomi tamo preuzimaju mRNK i koriste informacije sadržane u sekvenci kodona za sintezu proteina, nadovezujući redom aminokiseline, jednu za drugom. Taj proces zove se translacija, jer ribosomi samo prevode sekvencu iz kodona u sekvencu aminokiselina. Ključni igrač ovdje je tRNK, koju čine male molekule od kojih se svaka može vezati samo za određenu aminokiselinu. To povezivanje katalizira cijela šuma enzima; svaki enzim prepoznaje samo jednu određenu molekulu tRNK i odgovarajuću aminokiselinu.

Sinteza proteina uvijek započinje metioninom (čiji je kodon AUG) i nastavlja se sve dok ribosom ne naiđe na neki od zaustavnih kodona (UAA, UAG ili UGA), poslije čega se protein oslobađa i sinteza je završena. (Ovo je opisna skica sinteze proteina, bar za prokariotske stanice. Kod eukariota proces je dodatno usložnjen prisustvom sekvence DNK koja ne kodira ništa. Potreban je dodatni korak da se ukloni ova, naizgled nekorisna informacija.)

DNK, dakle, skladišti informacije i replicira ih kad se stanica dijeli. To je sve što ona radi. Neugodniji posao ekspresije informacija ostavljen je mnogo elastičnijoj RNK; uz korištenje univerzalnog genetskog koda informacija se prvo prepisuje iz DNK u RNK, a zatim prevodi u sintezu proteina.

Hrvoje Krpan

Neznanje je pogonsko gorivo znanosti

You may also like...