CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG PROTEOMICS

CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN TRONG PROTEOMICS

Tiểu luận :

CÁC BIẾN ĐỔI CỦA PROTEIN

TRONG PROTEOMICS

Giáo viên hướng dẫn: Ts.Trương Quốc Phong

1 GIỚI THIỆU

- Trong thập kỷ qua, proteomics đã trở thành một lĩnh vực chuyên sâu của các nghiên cứu giúp

chuẩn đoán và tăng hiệu quả điều trị bệnh

- Sự phong phú của các dạng protein liên kết

cộng hóa trị đã vượt qua rất nhiều số lượng

protein dự đoán bởi DNA mã hóa do quá trình biến đổi sau dịch mã

- Các enzyme chuyên dụng để sửa đổi protein đó bao gồm 500 kinase ở người, 150 phosphatases

và 500 protease

Các biến đổi liên kết cộng hóa trị ở protein

có nhiều loại như :

- Các quá trình hóa học như : Nối protein, quá

trình trưởng thành của protein huỳnh quang và

tự động hoạt hóa proteasome cũng đại diện cho quá trình biến đổi sau dịch mã

- Những hiểu biết về phạm vi và mô hình của

những qúa trình biến đổi sau dịch mã trong tế bào eukaryot mang lại hiểu biết chuyên sâu về chức năng và động học của các hệ protein

2.1 Phân loại các phosphoamino axít

Có bốn loại phosphoamino axít thường gặp:

- O-phosphate (O-phosphomonoester) được tạo ra trong quá trình

phosphoryl hoá các axít hydroxyamino như serine, threonine hay tyrosine

- N-phosphate (Phosphoamidate) được tạo ra trong quá trình

phosphoryl hoá các nhóm amin trong arginine, lysine hoặc histidine

- Acyl-phosphate (Phosphate anhydride) được tạo ra trong quá trình phosphoryl hoá axít aspartic và axít glutamic

- S-phosphate (S-phosphothioester) được tạo ra trong quá trình

phosphoryl hoá cysteine

2.1 Phân loại các phosphoamino axít

Axít phosphoamino

Độ bền trong Axít Kiềm Hydroxylamine Pyridine

O-phosphate

Phosphoserine + - + + Phosphothreonine + ± + + Phosphotyrosine + + + +

N-phosphate

Phosphoarginine - - - Phosphohistidine - + - - Phospholysine - + - -

-Acyl-phosphate

Phosphoaspartate - - - Phosphoglutamate - - - -

-S-phosphate

Phosphocysteine + + + +

Bảng so sánh độ bền trong các môi trường khác nhau của

các dẫn suất axít phosphoamino

2.2 Ứng dụng trong nghiên cứu về ung thư

- Những nghiên cứu thực tế đã chỉ ra rằng có sự khác biệt giữa các protein được phosphoryl hóa

ở tyrosine trong các tế bào ung thư vú và ung thư gan, cũng có những bằng chứng cho rằng quá trình phosphoryl hóa xảy ra mạnh ở các tyrosine còn lại trong các mô ung thư vú trong khi trong các mô bình thường không xảy ra điều này

- Những sai lệch trong quá trình phosphoryl hóa của nhiều protein có liên quan đến ung thư đã được biết và mô tả

2.2 Ứng dụng trong nghiên cứu về ung thư

- Hiện nay Phosphoproteins có thể là những “chỉ thị ung thư” (cancer markers), được sử dụng trong chuẩn đoán và điều trị bệnh ung thư

- Đa số các marker chỉ thị khối u đang sử

dụng hiện nay được xác định từ những

nghiên cứu về protein

2.2 Ứng dụng trong nghiên cứu về ung thư

Xác định các biomarker phục vụ chẩn đoán và

điều trị sớm ung thư

3.1 Glycoproteomics là gì ?

- Là ngành khoa học nghiên cứu glycosyl hóa

của protein

- Nghiên cứu sự thay đổi các gốc cacbohydrat

của protein, sự thay đổi về đặc tính lý hóa và hoạt động chức năng trên các chuỗi protein hậu dịch mã

3 GLYCOPROTEOMICS

3.2 Các dạng glycosyl hóa protein

- Glycosyl hóa protein ở vị trí N

- Glycosyl hóa ở vị trí O

3.2 Các dạng glycosyl hóa protein

- Là sự cắt bỏ bớt các phân tử đường diễn ra

trong Golgi bởi các enzyme mannosidase tạo

thành các chất để tổng hợp các oligosaccharide phức tạp hoặc hình thành các oligomannoside

- Sự chuyển thành dạng phức tạp xảy ra ở thuỳ giữa của Golgi và trans-Golgi, có hoặc không có đuôi sialic acid, và từ đó protein được tiết ra môi trường ngoại bào

3.2 Các dạng glycosyl hóa protein

3.2.2 Glycosyl hóa ở vị trí O

- Là việc tạo liên kết cộng hóa trị giữa một

monosaccharide với axit amin Serin hay

sự chuyển của hàng hoạt các phân tử đường khác nhau như galactose, GalNAc, N-GlcNAc,

glucose, mannose…

3.3 Ý nghĩa của Glycoproteomics

- Phát hiện và tìm ra mục tiêu mới của điều trị

- Kiểm tra bệnh thay đổi có liên quan đến sự thay đổi của các glycoprotein

- Tiềm năng như là mục tiêu cho chẩn đoán, điều trị bệnh lý khác nhau di căn của khối u và viêm

3.4 Triển vọng của glycoproteomics trong

UBIQUITIN HÓA (Ubiquitination,

ubiquitylation)

4 UBIQUITIN

- Ubiquitin là một protein điều hòa nhỏ có 76

axit amin được bảo tồn tiến hóa trong các tế bào eukaryot Sự ubiquitin hóa các protein cơ chất

proteasome được tiến hành trong hệ thống phức tạp gồm các enzym hoạt hóa (E1), enzym tiếp

hợp ubiquitin (E2) và enzym nhận biết cơ chất (các enzym E3)

- Ubiquitin có thể gắn với các protein và dán nhãn chúng để phá hủy

4.1 Ubiquitin hóa

được xúc tác bởi enzym (PTM) trong đó axit cacboxylic của glycine kết thúc từ motif di-glycine ở ubiquitin được hoạt hóa tạo thành một liên kết amit với amin ở vị trí epsilon của lysine ở protein được biến đổi

ubiquitin hóa Sự biến đổi này gồm sự phosphoryl hóa,

sự oxy hóa, sumoyl hóa, axetyl hóa, và neddyl hóa

-> Ubiquitin hóa thực chất là quá trình đánh dấu

protein

Quá trình đánh dấu protein bằng ubiquitin (ubiquitin hóa) bao gồm một loạt các bước:

một phản ứng hai bước nhờ enzym hoạt hóa ubiquitin E1 trong một quá trình cần đến ATP như một nguồn

năng lượng -> dẫn đến hình thành liên kết thioester

giữa nhóm cacboxyl đầu C tận của ubiquitin và nhóm

sulfhydryl

hoạt động của enzym liên hợp ubiquitin E2 thông qua một phản ứng chuyển (thio) ester hóa

isopeptide giữa một lysine của protein đích và glycine

đầu C tận của ubiquitin

Hình 2: Con đường ubiquitin hóa

4.2 Chức năng của các biến đổi

ubiquitin

con đường kích thích bài tiết

4.3 Thử nghiệm ubiquitin hóa

 Thử nghiệm ubiquitin hóa là thử nghiệm xác

định có bao nhiêu quy trình xảy ra trong tế bào

 Các thử nghiệm có thể được sử dụng để xác

định các điều kiện khác nhau ảnh hưởng như

thế nào đến liên kết protein, các bước và cấu

trúc quan trọng trong con đường ubiquitin hóa,

và lượng protein trong tế bào Sự không đủ hoặc

dư thừa lượng được liên kết để phát triển nhiều bệnh khác nhau

4.3 Thử nghiệm ubiquitin hóa

 Các protein đánh dấu này quan trọng với sự sửa chữa DNA, sự nhiễm virut và đáp ứng miễn dịch Quá nhiều ubiquitin, hoặc thiếu nó, có thể đóng vai trò trong sự tạo thành nhiều bệnh, như bệnh ung thư, các rối loạn di truyền hoặc các bệnh

của hệ miễn dịch

 Các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng thử nghiệm

ubiquitin hóa để xác định các điều kiện biến đổi nồng độ của protein trong tế bào và so sánh các

tế bào bị bệnh với các tế bào khỏe mạnh Thêm vào đó, họ có thể thử liên kết DNA đặc hiệu mã hóa với lượng enzym trong tế bào

 Http://www.mcponline.org/content/10/1/R110.003251.full

 Http://www.ncrr.nih.gov/biomedical_technology



Http://www.febsletters.org/article/S0014-5793%2809%2900242-7/abstract

 Http://www.nature.com/embor/journal/v6/n11/ull/7400556.html

 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2753369/

Chemistry of Proteome Diversifications

Chemistry of Proteome Diversifications

Christopher T Walsh,* Sylvie

Garneau-Tsodikova, and Gregory J Gatto

Thanks for listening

(_ _)”