Proteinlere Genel Bakış
Proteinler tüm canlıların yapısında yer alan metabolik faaliyetlerin büyük bir kısmından sorumlu biyolojik yapılardır. Hücrelerin düzenli bir şekilde faaliyetlerini yerine getirmesini sağlayan bu büyük moleküller vücudumuzda en çok bulunan ikinci bileşendir. Proteinler aminoasitlerden oluşur ve yapılarından birden fazla bağ türü bulundururlar. İki aminoasit arasında ki bağ peptit bağıdır. Primer (birinci), sekonder (ikinci), tersiyer (üçüncü) ve kuaterner (dördüncü) olarak 4 farklı yapıda incelenirler. Proteinde ki katlanmamın önemi ise her 3 boyutlu şeklin farklı bir görevi yerine getiriyor olmasıdır.
Adım Adım Protein Katlanması
Proteini oluşturan temel taşlar aminoasitlerdir. 20 çeşit aminoasit vardır ve bu aminoasitlerin uç uca farklı birleşmeleriyle proteinler oluşur. Yani proteinlerin birbirinden farklı olmasını sağlayan şey farklı aminoasitlerin farklı düzende yapılarında bulunmasıdır. Bu düzen ise DNA tarafından önceden belirlidir. Primer yapı bu aminoasitlerin sıralanmış şeklidir. Yani proteinin primer yapısı doğrusal bir dizi şeklindedir denilebilir.
Aminoasitlerin hidrofilik ve hidrofobik tarafları vardır. Hidrofobik kalıntılar suyu sevmedikleri için daha içte kalırken hidrofilik kısımlar dış kısımda kalır. Bu oluşumun gerçekleşmesi ile sekonder denilen yapı meydana gelir. Arada oluşan bağlar hidrojen bağlarıdır. Çok kısa bir sürede bu sıralı aminoasitler sarmal bir yapıya dönüşürler.
Tersiyer yapı ise, sekonder yapının birbirine katlanmasıyla ve aralarında bağların oluşmasıyla meydana gelir. Bu katlanmayla beraber primer yapıdayken birbirinden çok uzak olan aminoasitler yan yana olabilirler. Proteinin fonksiyonel karakterini belirleyen yapıdır. Bazı proteinler için son yapıdırlar yani kullanıma hazır proteindirler. Myoglobin proteini bu proteinlere örnek verilebilir. Myoglobin kanda demir ve oksijen bağlayıcı olarak çalışır.
Bazı proteinler tersiyer yapıya geldiklerinde kullanma hazır olsa da bazıları daha karmaşık bir yapıya sahiptirler. Tersiyer yapıya gelmiş birden fazla proteinin bir araya gelmesiyle oluşan protein yapısı kuaterner olarak bilinir. Kuaterner yapıya verilebilecek en bilinen örnek ise hemoglobindir. Hemoglobin yapısında demir bulundurur ve oksijen molekülünün taşınmasından sorumludur.
Protein Katlanmasını Etkileyen Önemli Faktörler
Protein katlanması hızlı bir süreç olduğu kadar hassastır da. Manyetik alan ve elektrik alan, pH, sıcaklık ve kimyasallar gibi birçok faktörden etkilenebilirler. Bu koşullardan veya ortamlardan birinin protein katlanması için uygun olmaması durumunda doğru katlanma gerçekleşmeyecektir. Yüksek sıcaklığa maruz kalan bir proteinde denatürasyon meydana gelecektir. Bunun anlamı ise proteinin bulunduğu yapının örneğin tersiyer yapıda ise bozunup primer yapıya dönüşmesidir. Bu da proteinin sorumlu olduğu görevi yapamaması anlamına gelir. Sıcaklık gibi aşırı pH ya da kimyasal denatüranlar da proteinin sekonder ve tersiyer yapılarını kaybetmelerine neden olabilir. Bu denatürasyon olayı her zaman olmasa da tersine çevrilebilir bir durumdur.
Protein Katlanması Neden Önemlidir?
Proteinin meydana gelen son yapısı üzerinde reseptörleri ve bağlanma bölgeleri açığa çıkar ve bu da diğer moleküllerle arasında ki etkileşimi görme fırsatı sağlar. Proteinlerde ki katlanma detaylarının anlaşılması birçok farklı yapının ve sürecin daha detaylı analiz edilmesine büyük katkı sağlar. Doğru katlanmış bir protein görevlerini aksatmadan yerine getirebilir. Fakat katlanma sürecinin başında ya da sonunda oluşacak ufak bir hata bile proteinin fonksiyonlarını kaybetmesine neden olabilir. Daha da kötüsü çeşitli hastalıklara yol açabilir. Bu hastalıkların en bilinenlerinden biri de Alzheimer’dır. Alzheimer beyinde ki özel bir yapının proteinlerinde meydana gelir. Bu proteinlerin sekonder yapısında meydana gelen katlanma hatasıyla Alzheimer meydana gelir. Parkinson hastalığı da yine aynı şekilde katlanma hatasından kaynaklanır. Kistik fibrozis de yine CFTR proteininin hatalı katlanması sonucu ortaya çıkar ve bu ölümcül bir hastalıktır. Katlanma hatalarının bu şekilde ciddi hastalıklara yol açtığı gibi ufak tefek alerjilerin oluşumunda da etkili olduğu da bilinmektedir.
Görüldüğü üzere protein katlanması canlılık için çok önemli bir olaydır. Birçok bilim insanı ve şirketler bu sürecin daha iyi anlaşılması için çeşitli araştırmalar yapmaya devam ediyor. Ortaya konulabilecek her araştırma sonucu insan hayatı için çok büyük önem taşıyor.
Kaynakça
- Gerard, T. “Chapter 5: 3D structure of proteins”. Borzuya University (1st Year, Biochemistry) August 31st, 2016
- Cheriyedath, S. “Protein Folding”. News Medical Life Sciences. Feb 26, 2019
- Çetinkaya, M. “Moleküler Origami: Protein Katlanması”. Açık Bilim. 6 Ekim 2013
- Davis, A. “Why Is Protein Folding Important in Biology?”. HealthTECH. December 3, 2019