Lebenszyklus von Proteinen

Ich versuche, mir ein Bild vom Lebenszyklus eines Proteins (als spezifisches Molekül betrachtet) zu machen.

So kann ich mir das vorstellen:

  1. Nach der Geburt der Zelle wird zum ersten Mal de novo ein Proteinmolekül durch Genexpression synthetisiert . Dies geschieht zu einem bestimmten zeitlichen und räumlichen Zeitpunkt, typischerweise an einem Ribosom, das sich irgendwo innerhalb der Zelle befinden kann.

  2. Vom Ort seiner Entstehung (Kombination oder Rekombination, siehe unten) wandert das Protein zu seinem endgültigen Bestimmungsort, zB als Ionenkanal in der Zellmembran. (Aber möglicherweise wurde es bereits sehr nahe an seinem Verwendungsort synthetisiert.) Oder es schwimmt einfach im Zytosol herum . (Möglicherweise sammelt es einige andere Biomoleküle um sich herum.)

  3. Wo auch immer es ankommt oder nicht: Das Protein lebt und wirkt für einige Zeit.

  4. Irgendwann wird es beschädigt (= verliert kleine Funktionseinheiten), wird aber vor Ort repariert . Weiter mit 3.

  5. Schließlich wird es durch Ubiquitin markiert und kontrolliert zerstört. Weiter mit 7.

  6. Schließlich zerfällt es spontan (= spaltet sich in einige größere Fragmente auf).

  7. Seine Fragmente werden freigesetzt (falls es gebunden war) und beginnen erneut, im Zytosol herumzuschwimmen.

  8. Schließlich werden seine (oder andere Proteine) Fragmente rekombiniert (zu bestimmten zeitlichen und räumlichen Zeitpunkten, möglicherweise in "Re-Fabriken", vergleichbar mit den Ribosomen-"Fabriken"). Weiter mit 2.

Ist dieses grobe Bild vom Lebenszyklus eines Proteins im Wesentlichen richtig?

Wenn ja: Was ist über die Zeiträume bekannt, in denen diese Prozesse ablaufen? Insbesondere: Wie lange ist die effektive Lebens- und Verarbeitungszeit typischer Proteine? Gibt es Proteine, die nur Minuten oder Stunden leben und arbeiten, und andere, die Monate oder Jahre leben? (Konkrete Beispiele sind willkommen!)

Gerade heute - nach einem heftigen Herbststurm - sah ich Bäume in einem nahe gelegenen Park, die (durch einige rot-weiße Streifen) markiert waren, um gefällt zu werden. Funktioniert Ubiquitin so?
@HansStricker so ziemlich. Mit Ubiquitin markierte (dh ubiquitinierte) Proteine ​​werden von Proteasomen erkannt und abgebaut. Wikipedia würde sicherlich einige nette Informationen darüber geben :)
@gilleain: Ich habe in der Frage Ubiquitinisierung hinzugefügt. Danke für den Tipp.

Antworten (1)

Proteinhalbwertszeiten reichen von weniger als 30 min (z. B. Oxidoreduktasen) bis zu mehr als 200 h (z. B. einige nukleinsäurebindende Proteine) und bis zu mindestens 2000 h [Rahman & Sadygov, 2017, PLoS One 12( 7): e0180428].

Mehr Ubiquitinationsstellen, kürzere Halbwertszeit; mehr/größere intrinsisch ungeordnete Regionen, kürzere Halbwertszeit; enger an den Zellzyklus gekoppelt, kürzere Halbwertszeit.

Hinweis: Nicht alle eukaryotischen Proteine ​​werden über den proteolytischen Ubiquitin-Proteasom-Weg abgebaut.


http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0180428

Danke, Martin! Kennen Sie vielleicht typische Lebensdauern von Ionenkanälen (Membranproteinen)? Oder variieren sie so stark wie bei Proteinen im Allgemeinen?
Zwei Beispiele (ich denke, viele weitere können mit einer ionenkanalspezifischen Literatursuche gefunden werden): BKα-Untereinheit des BK-Ionenkanals > 10 h; Kv1.3-Ionenkanal ~ 4 h; Kv1.3-Ionenkanal interagiert mit TrkB ~ 6,5 h.
Das heißt: Ionenkanäle befinden sich in einem permanenten dynamischen Gleichgewicht (auf einem eher kleinen Zeitbereich von einigen Stunden)? Ist das nicht aufregend (angesichts der Tatsache der Langzeitpotenzierung)? (Das heißt, die Langzeitpotenzierung ist eher ein epigentischer Effekt als das Ergebnis dauerhafter Veränderungen langlebiger Ionenkanalproteine, nicht wahr?