3. Протеолиз немесе ақуыздың ыдырауы
Ақуыз метаболизмін қадағалайтын жасушалық жүйе, құрамындағы амин қышқылдарын қайта пайдалану мақсатында ақуыздарды ыдырату қызметіне ие болады. Ақуыздардың ыдырауы – протеолиз деп аталады. Ыдырауға тиесілі көптеген ақуыздар бірнеше рет фолдингке және рефолдингке ұшыратылады. Ақуыз протеолизіне қатысатын ферменттер – протеолетикалық ферменттер деп аталады және олар протеасома түзеді. Көбінесе бұлар ақуыздарды кішігірім бөлшектерге кесуге арналған, цилиндр пішінді құрылымдар болып келеді.
Протеолетикалық ферменттер жасуша ішінде бұрыс (аномальді) полипептидтерінің жинақталып қалуының алдын алады және амин қышқылдарын түзуге қажетті энергия көздерін сақтайды. Эукариотикалық жүйелерде, ақуыздардың ыдырауы алдында, олардың маркировкасы жүреді. Эукариотикалық жүйелерінде маркерлер барлық жерлерінде кездесуі себепті – убиквитиндер (ағылш. Ubiquitous – кездескіш, барлық жерде болғыш) деген атқа ие болды.
Протеолетикалық ферменттерінің нысанасы болып табылатын көптеген ақуыздары, қоршаған ортаның қолайсыз (стрестік) жағдайларының әсерінен ыдырауға ұшырайды. Сонымен бірге әубастан қате фолдингі жүрген ақуыздар да ыдыратылады. Кейбір ақуыздар аз өмір сүру уақытына ие болады.
Келесі 14-ші суретте ақуыз ыдырауының барысы көрсетіледі.
14-сурет. Ақуыздың ыдырауы
Төменде жасушаның ақуыз түзілуіндегі, ақуыздың дұрыс фолдингі және олардың ыдырау үдерістерінде өтетін іс-қимылдарының барысы беріледі:
Ақуыздың түзілуі қоршаған орта жағдайлары мұны қажет еткен жағдайда ғана жүреді.
Көптеген гендер бірнеше ақуыздарды коделейді. ДНҚ матрицасында синтезделетін мРНҚ өте көптеген кодондарға ие болуы мүмкін, сондықтан дұрыс құрылымды ақуызы түзілуі үшін ол «редакциялануы» қажет.
мРНҚ жасушалық ферменттер арқылы «редакцияланады».
Пайда болған ақуыздар, қоршаған ортаның жағдайы ақуыздың дұрыс фолдингін қамтамасыз ете алғанға дейін, арнаулы шаперондармен тұтылып тұрылады.
Фолдинг-шаперондары ақуыздардың дұрыс фолдингі үшін қажет.
Егерде ақуыз фолдингі дұрыс жүрмеген болса, дезагрегациялаушы шаперондары оларды жазып (ашып), қайтадан дұрыс конформация алуына мүмкіндік жасайды.
Көптеген ақуыздар мембранаға тіркесу үшін, рефолдингке ұшырауы қажет болады.
Секреторлық шаперондары жасушадан шығарылуы алдында, ақуыз құрамына кіретін арнайы амин қышқылдық ретімен байланысуы қажет.
Қартайған немесе қате фолдингі жүрген ақуыздары, убиквитиндермен тіркеседі және протеасоманың қатысуымен ыдыратылады.
Ақуыз типі мен оның қызметі
Протоем – жасушадағы барлық ақуыздар бірлігі. Бұрынғы көптеген ғылыми жұмыстарында әрбір жасуша протоемын жекелей сипаттап беруге талпыныстар жасалған болатын. Протоем сараптауы қазіргі компютерлік технологияларды пайдалану мүмкіндігінің өзінде де өте күрделі жұмыс болып табылады және әрдайым сирек ақуыз түрлерін анықтауға мүмкіндік бере бермейді. Протеомиканың мақсаты – ДНҚ-чипіне ұқсас микросараптауларын жасау. ДНҚ-чипінде матрикске бекітілген (байланған) белгілі жасушаның гені болатыны белгілі. Матрикске байланған гендер екі үзікті (цепь) ДНҚ молекуласының тек бір үзігі ғана чиптің құрамына кіретіндей болып денатурацияға ұшырайды. Мұнда, ДНҚ-ның бір үзігі екінші үзігін комплементарлық принципі бойынша байлап тұрады. Комплементарлық үзікке белгіні «тігу» арқылы чиптегі генді байқауға болады. Алайда, ақуызда ДНҚ молекуласындағы комплементарлық үзігіне ұқсас нәрсе жоқ. Чиптегі әртүрлі ақуыздарды түстеп-тану (идентификация) үшін, олардағы әрбір жеке ақуызға арналған моноклональді антиденелері қажет болады.
Протеомадағы көптеген санды ақуыздардың қызметтерін анықтау – биоинженерлердің жақын болашақта зерттеуі қажет болатын үлкен жұмыстары қатарына жатады. Бұрыннан мұндай сараптаулар, қалыпты және мутантты жасушаларының және индивидуумдардың протоемдарын салыстыру немесе жекелеген ақуыздарға биохимялық сараптаулар жүргізіп, олардың құрылымын – қызметі белгілі болған ақуыздың құрылымымен салыстыру жолымен жасалынып келінді. ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтер реттілігін анықтаудың да маңызы жоғары, өйткені қызметтері ұқсас келетін коделенетін ақуыздар, туыстық картасы бойынша бір-біріне жақын орналасады. Кейбір жағдайларда, қарапайым ағзаларда бір-біріне жақын орналасқан гендер, эволюциялық тұрғыдан жоғары дамыған түрлерде – алыс орналасады.
Антисенс-технологиясын қолданып (антимағыналы реттілігін қолдану) гендерді ажырату мүмкіндігі белгілі-бір ген коделейтін ақуыздың қандай қызмет атқаратындығын анықтауға мүмкіндік береді. Антисенс-технологиясын қолдану нәтижесінде, осы жүйеге РНҚ молекуласын, комплементарлы мРНҚ молекулаларын ендіру арқылы, мРНҚ-ның дезактивизациясы жүреді. Мұнда ақуыз синтезінің алдын алып, РНҚ-ның комплементарлық молекуласы, мРНҚ-ның бір үзікті молекуласымен байланысқа түседі. Осындай сараптаулар жүргізу үшін көптеген мәліметтер қоры (базасы) жасақталған. Осындай қорлар арасынан Шиковски бастаған бір топ ғалымдардың (2000 ж) жасаған ашытқылардағы ақуыз-ақуыз жүйесін айтуға болады. Осындай жүйелерді пайдалану арқылы жасалған сараптаулар нәтижесінде, әлі де толық сипатталмаған ақуыздардың қызметтерін анықтауға мүмкіндіктер туылады.