Protein

Skematisk fremstilling af et proteins struktur.
Rumlig illustration af RuBisCO
Rumlig illustration af immunglobulin IgG, lette kæder lys grøn, tunge kæder blå

Proteiner er store molekyler (makromolekyler) der er essentielle komponenter af alle levende organismer. De deltager i alle cellulære processer og fungerer som biologiske byggesten og som enzymer ( katalysatorer) for de kemiske reaktioner der foregår i alle levende organismer. Andre eksempler på proteiner er antistoffer ( immunoglobuliner), (nogle) hormoner, transportmolekyler, celleadhæsionsmolekyler og lectiner. "The human protein atlas" beskriver 20 035 humane gener og genprodukter [1]

Proteiner udgør en fundamental del af de levende organismer, og hvis et protein af den ene eller den anden grund er "beskadiget" som efter en mutation eller slet ikke dannes, går det ud over den enkelte organismes funktion.

GPCR omtales som "det mest livsvigtige protein", egentlig en gruppe af mere end 800 membranbundne receptorer med lige så mange celle-funktioner. [2] Det mest udbredte protein på Jorden antages at være RuBisCO, det første enzym i fotosyntesen.

Proteiner i menneskets fødemidler er først og fremmest leverandører af aminosyrer, byggesten til syntesen af organismens egne proteiner. Proteiner er dog også energigivende næringsstoffer og den fysiologiske brændværdi er 17kJ/g. Det kemiske energiindhold i proteiner er generelt større og afhænger af det specifikke protein.

For udforskningen af proteiners opbygning modtog den amerikanske kemiker Linus Pauling Nobelprisen i kemi i 1954.

Proteiners opbygning

Den tre-dimensionelle struktur på tre måder, her triose-fosfat isomerase. Til venstre: Alle atomer er vist med en bestemt farve. I midten: Kun proteinets rygraden er vist med farvede sekundære strukturer. Til højre: Kun proteinets overflade er vist, sure områder røde, basiske områder blå, polære områder grønne, upolære områder hvide

Proteiner består af polypeptidkæder (poly betyder mange), der er opbygget af aminosyrer som er kovalent sammenbundet via peptidbindinger. En polypeptidkæde er altså en kæde, der består af mange peptidbindinger. Korte kæder benævnes ofte oligopeptid eller blot peptid. Der er ikke defineret nogen grænse for, hvor lang en kæde skal være, for at kunne kaldes et protein.

Proteiner er opbygget fra et repertoire på 20 forskellige aminosyrer, der kaldes de proteinogene aminosyrer. Normalt ses kun 20 af dem, og det er kun disse 20 der indgår i en ny syntetiseret peptidkæde; de sidste 2 (hydroxyprolin og selenocystein) dannes ved post- eller kotranslationel modifikation.

Den primære struktur

Proteiners opbygning beskrives på fire niveauer. Det laveste niveau kaldes den primære struktur eller den kovalente struktur. Disse to begreber er ikke helt identiske. Den primære struktur beskriver aminosyrernes rækkefølge. Denne er unik for et bestemt protein og er bestemt af generne. Den primære struktur kaldes også for den kovalente struktur, i hvilket tilfælde beskrivelsen også omfatter disulfidbroer.

Den sekundære struktur

Proteinet fibrillarin indeholder både helixer (røde cylindre) og strenge (blå pile).
Molekylmodellen af oncostatin M, et cytokin, viser et eksempel på en struktur med fire alfa-helixer

Den sekundære struktur er mønstre som polypeptidkæden kan være foldet i. Disse kaldes for strukturelementer, og inkluderer α-helix og β-strenge, som holdes af hydrogenbindinger eller af β-turns. En del af en polypeptidkæde som ikke er foldet kaldes for tilfældig kæde eller random coil.

Det er aminosyrerne som bestemmer hvilke sekundære strukturelementer der er til stede, eller ikke til stede, i et protein. Nogle aminosyrer har stor tilbøjelighed til at fremme dannelsen af helixer, andre fremmer dannelsen af strenge og andre igen foretrækker en tilfældig kæde. Men de fleste af aminosyrerne kan tvinges til at antage en ufavorabel struktur, hvis de sidder i mellem andre aminosyrer som foretrækker lige netop denne.

Nogle proteiner indeholder næsten kun en slags strukturelement, mens andre består af en blanding af forskellige slags.

Nogle strukturelementer kaldet motiver har vist sig at være evolutionært stabile og gennemgående i flere eller mange proteiner.

Den tertiære struktur

Den tertiære struktur er den måde de enkelte sekundære strukturelementer ligger i forhold til hinanden. F.eks. er en polypeptidkæde der består af 5 helixer sjældent blot 5 helixer som flyder rundt i mellem hinanden. I stedet pakkes de ofte sammen for at holde fast på en ligand, eller for at forhindre vand eller salt at trænge ind. De sekundære strukturelementer holdes i sådanne tilfælde sammen af hydrogenbindinger, ionbindinger, svovlbroer eller hydrofobe interaktioner.

Nogle tertiære strukturelementer kaldet domæner og moduler har vist sig evolutionært stabile og være gennemgående strukturelle elementer for den samme, en lignende eller forskellig funktion, som f.eks. en beta-barrel, på dansk en beta-tønde, der er et beta-sheet formet som en cylinder, hvorved der dannes en lukket struktur, der kan binde ligander som i lipocalinerne.

Den kvarternære struktur

Et eksempel på et protein som har fire subunits. De er tegnet i hver sin farve.

Et proteins kvarternære struktur er den struktur, der dannes når flere polypeptidkæder sammen fungerer som et stort protein. De enkelte polypeptidkæder kaldes så for subunits eller underenheder.

Posttranslationale modifikationer

Uddybende Uddybende artikel: Posttranslationel modifikation

Mange proteiner modificeres med andre funktionelle grupper eller ændres strukturelt som for eksempel glycoproteiner. Et eksempel på en meget almindelig modifikation er etableringen af en disulfidbro mellem to cysteiner. Andre eksempler på modifikationer er: acylering, acetylering, metylering, amidering, biotinylering, formylering, fosforylering, gamma-carboxylering, glutamylering, glycosylering, glycinylering, hydroxylering, iodinering, isoprenylering, myristinoylering, farnesylering, geranylgeranylering, oxidering, palmitinoylering, polysialylering og sulfatering. Desuden kovalent addering af hæm, GPI-anker, nucleotider, flavin, phosphatidylinositol, og andre proteiner/oligopeptider.

Andre sprog
Afrikaans: Proteïen
Alemannisch: Protein
aragonés: Proteína
العربية: بروتين
مصرى: بروتين
অসমীয়া: মাংসসাৰ
asturianu: Proteína
azərbaycanca: Zülallar
تۆرکجه: پروتئین
башҡортса: Аҡһымдар
žemaitėška: Baltīms
беларуская: Бялкі
беларуская (тарашкевіца)‎: Бялкі
български: Протеин
Bahasa Banjar: Parotéin
বাংলা: প্রোটিন
brezhoneg: Protein
bosanski: Bjelančevine
буряад: Уураг
català: Proteïna
Mìng-dĕ̤ng-ngṳ̄: Lâung-băh-cék
کوردی: پرۆتین
čeština: Bílkovina
Чӑвашла: Шуррисем
Cymraeg: Protein
Deutsch: Protein
डोटेली: प्रोटिन
ދިވެހިބަސް: ޕްރޮޓީން
Ελληνικά: Πρωτεΐνη
English: Protein
Esperanto: Proteino
español: Proteína
eesti: Valgud
euskara: Proteina
فارسی: پروتئین
suomi: Proteiini
føroyskt: Protein
français: Protéine
Nordfriisk: Protein
Frysk: Aaiwyt
Gaeilge: Próitéin
galego: Proteína
Gaelg: Proteen
客家語/Hak-kâ-ngî: Thàn-pha̍k-chṳt
עברית: חלבון
हिन्दी: प्रोटीन
Fiji Hindi: Protein
hrvatski: Bjelančevine
Kreyòl ayisyen: Proteyin
magyar: Fehérje
Հայերեն: Սպիտակուցներ
interlingua: Proteina
Bahasa Indonesia: Protein
Ilokano: Protina
íslenska: Prótín
italiano: Proteine
日本語: タンパク質
Basa Jawa: Protéin
ქართული: ცილები
қазақша: Ақуыз
ಕನ್ನಡ: ಪ್ರೋಟೀನ್
한국어: 단백질
Kurdî: Proteîn
Кыргызча: Белок
Latina: Proteinum
Lëtzebuergesch: Protein
лезги: Ладзар
Limburgs: Proteïne
lumbaart: Pruteina
lietuvių: Baltymai
latviešu: Olbaltumvielas
македонски: Белковина
മലയാളം: മാംസ്യം
मराठी: प्रथिने
Bahasa Melayu: Protein
မြန်မာဘာသာ: ပရိုတိန်း
Plattdüütsch: Protein
नेपाली: प्रोटिन
नेपाल भाषा: प्रोटिन
Nederlands: Proteïne
norsk nynorsk: Protein
norsk: Protein
Novial: Proteine
occitan: Proteïna
Oromoo: Pirootiinii
ਪੰਜਾਬੀ: ਪ੍ਰੋਟੀਨ
Kapampangan: Protina
polski: Białka
پنجابی: پروٹین
português: Proteína
Runa Simi: Prutina
română: Proteină
русский: Белки
русиньскый: Протеін
саха тыла: Протеин
sicilianu: Prutiìna
Scots: Protein
srpskohrvatski / српскохрватски: Protein
Simple English: Protein
slovenčina: Bielkovina
slovenščina: Beljakovina
Soomaaliga: Borotiin
shqip: Proteina
српски / srpski: Протеин
Seeltersk: Oaiwiete
Basa Sunda: Protéin
svenska: Protein
Kiswahili: Protini
தமிழ்: புரதம்
Tagalog: Protina
Türkçe: Protein
татарча/tatarça: Аксым
тыва дыл: Белок
українська: Білки
اردو: پروٹین
oʻzbekcha/ўзбекча: Proteinlar
vèneto: Proteina
Tiếng Việt: Protein
West-Vlams: Proteïne
walon: Proteyene
Winaray: Protina
吴语: 蛋白质
хальмг: Ууруг
მარგალური: ცილეფი
ייִדיש: פראטעאין
中文: 蛋白质
文言:
Bân-lâm-gú: Nn̄g-pe̍h-chit
粵語: 蛋白質