蛋白水解：类型和功能 - 生物学

的蛋白水解或蛋白质降解是通过该过程细胞的蛋白可完全降解（直到其组成氨基酸）或部分（产生的肽）的方法。也就是说，它由一个或多个将其氨基酸固定在一起的肽键水解而成。

由于其他具有酶活性的蛋白质的参与，可以发生此过程，在这些蛋白质的活性位点发生键的水解。它也可以通过非酶“方法”发生，例如通过热或具有极端pH值（非常酸性或非常碱性）的物质的作用。

蛋白质蛋白水解的基本方案（来源：Fdardel，来自Wikimedia Commons）

蛋白质降解发生在细菌，动植物中，但在动物中尤其常见，尤其是在消化系统的水平，因为饮食所摄取的蛋白质的消化和肠道吸收都取决于蛋白质。

另外，蛋白水解对于多种细胞过程的功能维持和调节极为重要，并且还与消除那些在翻译，折叠，包装，进口，功能等方面存在错误的蛋白质有关。

重要的是要注意，这是一个不可逆的，高效的过程，也可以在“调节调节剂”中起作用，因为它不仅消除了具有“直接”生物学活性的蛋白质，而且还消除了调节其他蛋白质或蛋白质的那些。相应基因的表达。

蛋白水解的类型

细胞的内部蛋白质可以随机或选择性地降解，或者相同，可以受控方式降解。反过来，如前所述，该过程可以通过特殊的酶或由于限定的环境条件（例如酸性和/或碱性pH）而发生。

重要的是要提到，任何正确翻译，折叠或包装的蛋白质都会隐藏一个或多个“隐秘”的降解信号序列，当蛋白质在结构上受到温度，pH等的干扰时可以暴露出来。

泛素化（泛素-蛋白酶体系统）是一种系统，通过该系统，蛋白质在被明确标记为降解后可以选择性地水解，该过程既可以发生在细胞质中，也可以发生在细胞核中。

该系统具有识别和破坏细胞核和胞质溶胶中标记蛋白的能力，以及降解从胞质溶胶到内质网转运过程中不能正确折叠的蛋白的能力。

泛素标记过程（泛素）（来源：Rogerdodd，Wikimedia Commons）

它主要通过将“靶标”蛋白质添加或缀合到小的76个氨基酸残基的蛋白质或肽（通常称为泛素）来起作用。被泛素化“标记”的那些蛋白质被26S蛋白酶体（一种多亚基蛋白酶）降解为小片段。

自噬也被一些作者认为是蛋白水解的一种形式，其区别在于自噬发生在一个封闭的膜腔室中，该膜腔室指向溶酶体（在动物细胞中），在那里溶酶体被降解。溶酶体蛋白酶。

介质的温度，pH值甚至盐浓度会导致将不同类型蛋白质的氨基酸结合在一起的肽键水解，这是通过键的不稳定和中断而发生的。

蛋白水解在活生物体中具有许多功能。特别地，这与蛋白质更新有关，由此从一种或多种核糖体翻译的某些特定蛋白质分子最终以不同的速率降解。

蛋白质的半衰期从几秒钟到几个月不等，其降解产物（无论是否由酶介导）是否被调节，通常都可用于合成可能具有不同功能的新蛋白质。

食物食用的蛋白质就是这种情况，蛋白质在胃肠道中被包括胰蛋白酶和胃蛋白酶在内的蛋白酶降解。当细胞缺乏足够的食物生存时，还有一些细胞蛋白质。

细胞内蛋白水解系统检测并消除可能对细胞有毒的“异常”蛋白质，因为它们可以与“生理上不合适的”配体相互作用，此外还产生聚集体，这些聚集体会导致正常细胞过程的机械和物理障碍。

由于内部蛋白水解系统的缺陷或其他原因，异常蛋白质在细胞内的积累是许多科学家认为是多细胞生物衰老的主要原因之一。

例如，来自外源或外来源（例如入侵微生物）的许多蛋白质的部分蛋白水解是免疫反应系统的基本过程，因为T淋巴细胞识别出短片段，即蛋白的水解产物（肽）。与一组表面蛋白有关。

所述肽可以来自泛素化系统，自噬过程或不受控制的蛋白水解事件。

有限或部分蛋白水解的另一功能是修饰新形成的蛋白质，其充当其细胞内或细胞外功能的“准备”。例如，对于某些激素和参与不同代谢过程的蛋白质，这是正确的。

程序性细胞死亡（细胞凋亡）在很大程度上还取决于细胞内蛋白质的有限或部分“位点特异性”蛋白水解，这是由一系列称为胱天蛋白酶的特定蛋白酶介导的。

细胞外调节系统也依赖于位点特异性蛋白水解，最突出的例子是血液凝固。

对于那些蛋白质的选择性降解，一般或完全的蛋白水解作用也具有必需的功能，这些蛋白质的浓度必须根据细胞的生理，代谢或发育加以仔细控制。

植物还使用蛋白水解过程来控制其许多生理和发育方面。例如，它在维持细胞内状况以及对诸如干旱，盐度，温度等应激状况的响应机制中起作用。

与动物一样，植物中的蛋白水解作用可共同促进酶原（非活性蛋白）的活化和成熟，控制新陈代谢，体内稳态，程序性细胞死亡过程，组织和器官的发育等。在这些生物中，泛素化引起的蛋白水解途径是最重要的途径之一。