Evoluce sbalování proteinů

Pyrrolysin
Pyrrolysin
Sbalování proteinů (angl. protein folding) je děj, se kterým se příroda potýká denně.

Proteiny známe už 4 miliardy let
Z dlouhého řetízku aminokyselin se během krátké doby poskládá to správně tvarované klubko, jež potom může plnit příslušnou funkci. Od chvíle, kdy se v koloběhu života objevily první proteiny, uběhly přibližně 4 miliardy let, a jak ukázala nedávno provedená počítačová analýza všech známých proteinových struktur, během této doby se rychlost sbalování proteinů významně měnila.

Aminokyseliny
Proteiny jsou biomolekuly složené z několika typů stavebních kamenů, aminokyselin. Pořadí aminokyselin se nazývá primární strukturou proteinu a už toto pořadí často rozhoduje o funkci, již bude protein plnit. Podobně, jako lze provázek složit či poskládat nespočetně mnoha způsoby, existuje i pro proteiny velké množství struktur.

Sbalování proteinů lze popsat tzv. energetickým trychtýřem
(viz obr.)
Energie proteinu na vertikální ose se během balení snižuje. Horizontální osy tvoří šrafovanou plochu, jež odpovídá „tvaru“ proteinového řetězce. Tento tvar se během balení postupně upřesňuje. Na začátku existuje protein v rozbalené podobě, v tzv. denaturovaném stavu (1). Následně se balí sekundární struktury jako α-šroubovice nebo β-listy, které postupně přecházejí v poměrně tvárné klubko (angl. molten globule), jež obvykle ještě žádnou funkci v buňce neplní (2). Správně sbalený protein je v energetickém trychtýři stav s nejnižší energií (3) a jeho tvar je dobře definovaný. Dobře definovaný je však i špatně sbalený protein (4), jenž má ale vyšší energii a jeho funkce může být odlišná od správně sbaleného proteinu.

Článek publikujeme se souhlasem časopisu Vesmír 05/2013.