Proteinler, vücudumuzda sayısız işlevi yerine getiren moleküllerdir. Vücudumuzun ihtiyaç duyduğu proteinlerin elbette işe yarar ve aktif olmaları gerekmektedir. Proteinlerin biyolojik faaliyetlerde işe yararlılığı, protein katlanma mekanizmaları sayesinde sağlanmaktadır.

Proteinlerin Katlanması Nedir?

Protein katlanması, amino asitlerin bir araya gelerek oluşturduğu polipeptit zincirinin üç boyutlu yapı kazanmasıdır. Vücudumuz için işlevli olan proteinler, katlanmış proteinlerdir.

Bir protein ribozomda sentezlenirken amino asitler birbirine bağlanmaktadır. Oluşan amino asit zinciri, proteinin birincil yapısını ifade etmektedir. Amino asitler birbirine bağlandıkça, hidrojen bağları sayesinde bu zincir düzenli bir şekilde katlanmakta ve ikincil yapıyı meydana getirmektedir. Amino asit zincirinin hidrojen bağları, iyonik bağlar, disülfit bağları gibi bağları içeren ve tam işlevli hali ise üçüncül yapı olarak bilinmektedir.

Bir protein, ribozomda sentez aşamasındayken kendisi veya bir başka protein ile yanlış bir etkileşime girmezse, kendiliğinden katlanabilmektedir. Bir proteinin hücrede etkin bir rol alması, ancak o proteinin doğru katlanmasıyla mümkündür.

Proteinlerin katlanma esnasında, hücrede meydana gelen bazı değişiklikler tespit edilmiştir. Örneğin katlanma sırasında sıcaklık, iyonik güç ve pH değerleri, normalde olduğundan farklı gözlemlenmiştir. Hücre içinde gerçekleşen bu değişimler araştırıldığı zaman şaperonlar keşfedilmiştir.

Şaperon Nedir?

Proteinler, olması gerektiği gibi katlanamadıkları veya yanlış katlandıkları zaman birikerek protein yığını oluştururlar. Şaperonlar, proteinlerin yanlış katlanma veya katlanmama sonucu oluşturdukları yığılmayı düzeltmek için proteinlerin katlama verimini artıran proteinlerdir. Şaperonlar sayesinde proteinler düzgün bir şekilde yeniden katlanacak, protein yığılmaları düzeltilecek ve hücrelerde işe yarar proteinler yer alacaktır.

Şaperonlar, bakteriden insan hücrelerine kadar her hücrede bulunabilen proteinlerdir. Isı şok proteinleri (HSP) ve şaperoninler, şaperon ailesinin birer üyesidir. Proteinlerin şaperonlar sayesinde hücrelerde nasıl doğru bir şekilde katlandığını anlayabilmek için HSP proteinleri ve şaperonin mekanizmalarının çalışma prensiplerine yer vereceğiz.

HSP70 Döngüsü Nasıl Çalışır?

HSP70 proteinleri HSP70 döngüsünde yer almaktadır ve protein katlanma mekanizmasında oldukça önemli bir konumdadır. HSP70 proteini, hücrelerde yer alan bir moleküler şaperondur. HSP70 döngüsü, katlanmamış veya tam katlanmamış proteinler üzerinde etkilidir. HSP70 aktivitesi sonucunda proteinler, yığılma ve bozunmadan korunmuş olurlar. Doğru şekilde katlanması gereken proteinin bir kısmı HSP70’e substrat olarak bağlanmakta ve HSP70’te düzgün hale gelmektedir. Bu döngü, ATP’ye bağlı bir döngüdür. Yani ATP molekülleri tarafından kontrol edilmektedir. HSP70 proteini ATP bağlıyken açık halde, ATP bağlı değilken kapalı halde bulunmaktadır. ATP’nin bağlanması ve ayrılması, HSP70 döngüsünde sırasıyla proteinin katlanmasını ve serbest bırakılmasını sağlamaktadır.