Mi a génexpresszió mechanizmusa? A képződött fehérje hogyan fejeződik ki?

Az aminosavak összekapcsolódnak a genetikai információnak megfelelően. Így egy meghatározott fehérje képződik (általában még keresztül megy egy érési folyamaton), aminek számos szerepe lehet (enzim, struktúrfehérje, immunfehérje, szállító fehérje, ...). Tehát a gén expressziójának hatására egy adott fehérje termelődik, ami valamilyen hatást vált ki.

Az, hogy a fehérje hova kerül, több mindentől függhet, elsősorban attól, hogy hol termelődik. Ha a sejtplazma riboszómáin, akkor a plazmába vagy a sejtmagba fog kerülni. Ha az endoplazmatikus retikulumon levő riboszómákon termelődik, akkor átkerül a Golgi-készülékbe (itt módosul is), majd innen tovább jut (egy vezikulumon keresztül), és innen ki kerülhet a sejtből, vagy bejuthat valamelyik sejtszervecskébe. Ugyanitt termelődnek a membránfehérjék nagy része is.

Véletlenül töröltem az első válaszom, úgyhogy most második kör...

"Ezzel kapcsolatban rákérdeznék, hogy a transzláció során létrejött aminosavláncok, melyek egy bizonyos fehérjéért felelősek, térbeli szerkezetük alapján ezek milyen fehérjék?"

Az a fehérje, ami frissen lejön a riboszómáról, spontán felvesz egy úgynevezett natív szerkezetet, ezt azonban nem tartjuk számon, mert rövid életű. A friss fehérjét chaperon fehérjék ráncigálják, hogy felvegye a végleges, működőképes alakját, darabok vágódnak ki belőle, és más kémiai módosításokon is átmennek, mire az érett szerkezetüket felvehetik. Ennek van gyakorlati jelentősége, ezért csak ezt tartjuk számon.

"1) Az első az aminosav sorrend. > ezt úgy értelmezhetjük, hogy több aminosav összeáll és ez már egy fehérje? (itt bezavar egy adat, úgy tudom, hogy csak 100 aminosavtól kezdődően beszélhetünk fehérjéről, ezek közül 20 aminosav állandó a fehérjék létrejöttében (pl. a fenilalanin.) Vagy ez butaság?"

Ezt alaposan félreértetted. 20 féle aminosav van. Ezek láncként összekapcsolódnak, olyan sorrendben, ahogy az a DNS-ben meg van írva. Ha 100 aminosavnál rövidebb a lánc, akkor beszélünk peptidről, ha 100-nál hosszabb, akkor fehérjékről. Megjegyzem, semmiféle éles határ nincs peptid és fehérje között, ez csak egy nagyon durva, hasraütés-szerűen megállapított szám. A peptid rövid fehérje, nagyjából ennyi a lényeg (mellesleg: tudomásom szerint a peptidek önmagukban nem transzlálódnak, hanem nagyobb fehérjékről vágódnak le). Mind a 20 aminosav részt vesz a polipeptidek felépítésében.

"2) Alfa hélix és béta-redő > oké, egy alfa-hélix és egy béta-redő alakul ki, ám több aminosav-sorrend összekapcsolódásával? Miért és hogyan alakul ki ez a két konformáció? Ez (már) fehérjének minősül?"

Mint fentebb írtam, a fehérje már attól fehérjének minősül, hogy aminosavakból áll, és elég hosszú (csak zárójelben: nem mindegy, hogy az aminosavak hogyan kötődnek egymáshoz, de ez most lényegtelen).

A hélix és a redő attól alakul ki, hogy a fehérje szakaszai intermolekuláris (molekulák közötti) és intramolekuláris (molekulán belüli) hidrogénhíd-kötések kialakítására képes. A fehérje egy hosszú, elágazás nélkül, hajlékony fonál, ezért tekereghet össze-vissza. A hélix intramolekuláris, a redő lehet intermolekuláris is (két különböző fehérje között!), és akár intramolekuláris is (egyszerűen egy fehérje szál visszakanyarodik, és máris van egy párhuzamos szakasz, ami produkálhatja a redőt).

Fontos, hogy a hélix és a redő maga a másodlagos szerkezet, de ezek nem az egész fehérje molekulára vonatkoznak, csak kisebb szakaszaira. Egy fehérje molekula több ilyet tartalmaz, és vannak szakaszai, amelyek csak összekötik ezeket.

Itt egy fehérje, a másodlagos szerkezeteivel, a sárga a redő, a lila a hélix, a szürke szakasznak nincs másodlagos szerkezete:

[link]

"3) "teljes polipeptidlánc konformációja" > azaz akkor most több ilyen alfa-hélix és béta-redős, másodlagos szerkezet áll össze? Annyit tudok, hogy pl. a fibrilláris fehérjék harmadlagos szerkezetűek. S mi a helyzet a globuláris fehérjékkel?"

Az, hogy a fehérje fibrilláris, vagy globuláris, az MAGA a harmadlagos szerkezet. Ez annyit jelent, hogy a teljes fehérje hogy néz ki. Illetve pontosabban azt, hogy a fehérje lánc egésze milyen módon tekeregve adja ki azt a formát, ahogy fégül is kinéz. A fibrilláris fehérjék hosszúkásak, a globulárisok gömbhöz közelítenek, vagyis olyanok, mint egy cérnagombolyag, de persze a másodlagos szerkezetek is ott vannak benne ettől függetlenül.

"4) "A fehérje negyedleges szerkezetét a különböző polipeptidláncok egymáshoz viszonyított helyzete, térbeli elrendeződése jelenti." > tehát úgy értelmezem, hogy több harmadlagos szerkezetű polipeptidlánc állt össze? Ide milyen fehérjék tartoznak?"

Az első három szerkezet minden fehérjére vonatkozik kivétel nélkül, negyedleges szerkezetet viszont csak akkor lehet értelmezni, ha egy több fehérjéből álló komplex jön létre. Példa erre a hemoglobin, ami négy egységből áll össze, 2-2 egyforma fehérjéből.

[link]

Vagy az immunglobulinok, amik ennél bonyolultabbak.

[link]

Először is nincs mit! :)

A második kérdéssorra már jött egy nagyon jó és kimerítő válasz, csak néhány kiegészítést tennék.

"létrejött aminosavláncok, melyek egy bizonyos fehérjéért felelősek"

Itt már Osmium leírta a folyamat lényegét előttem. Csak annyit tennék hozzá, hogy egy adott polipeptid lánc nem csak egyféle térszerkezetet vehet fel. Ez leggyakrabban a különböző betegségeket okozó fehérjék esetén mutatkozik meg (prion betegségek, Alzheimer kór, ...). De gyakran a működésük során is változik a fehérjék pontos szerkezete.

"20 féle aminosav van."

"Mind a 20 aminosav részt vesz a polipeptidek felépítésében. "

Szigorúan véve egyik mondat sem igaz (de ez a középiskolában tanult biológia jó részére áll). Rengetegféle aminosav van. A legtöbbnek nincs biológiai szerepe. A biogén aminosavak között is vannak olyanok, amelyeknek nincs szerepe a fehérjék felépítésében (pl. GABA). Valójában még az sem egészen igaz, hogy 20 féle aminosav játszik szerepet a fehérjék felépítésében, egyes fehérjékben még van néhány különleges, ritka aminosav (például a szelenocisztein).

[link]

Illetve nyilván nem minden polipeptid tartalmazza mind a 20 féle aminosavat (ezt csak az egyértelműség kedvéért írom).

"csak 100 aminosavtól kezdődően beszélhetünk fehérjéről"

Sose hallottam ilyen elhatárolásról. Az inzulint is fehérjeként szokták számon tartani, pedig csak 51 aminosavból áll.

[link]

"A peptid rövid fehérje"

Én inkább úgy fogalmaznék, hogy a fehérje hosszú peptid. :)

Most a definíció érdekel, vagy a funkció? :)

A definícióval én is kicsit gondban vagyok, talán a úgy lehetne megfogalmazni, hogy a fehérjék olyan biogén (az élőlények számára fontos, bennük szerepet játszó) molekulák, amelyek egy vagy több polipeptidláncból épülnek fel.

Egyébként itt azt írják, az 50 aminosavnál hosszabb peptidek tekinthetők fehérjéknek:

[link]

A feladatuk nagyon sokféle lehet: enzimek, struktúrfehérjék, immunfehérjék, szállító fehérjék, hormonok, mozgást segítő fehérjék, ...

Itt egyébként rengeteget olvashatsz a fehérjékről (a könyv más fejezeteiben pedig a génexpresszióról is):

[link]