Proteiners reglerande funktion är genomförandet av proteiner av regleringen av processer i en cell eller i en organism, vilket är associerat med deras förmåga att ta emot och överföra information. Verkan av regulatoriska proteiner är reversibel och kräver i allmänhet närvaron av en ligand . Fler och fler nya regulatoriska proteiner upptäcks ständigt, och förmodligen är bara en liten del av dem kända för närvarande.
Det finns flera typer av proteiner som har en reglerande funktion:
Proteinhormoner (och andra proteiner involverade i intercellulär signalering) påverkar ämnesomsättningen och andra fysiologiska processer .
Hormoner är ämnen som bildas i de endokrina körtlarna, bärs av blodet och bär en informationssignal. Hormoner sprids slumpmässigt och verkar bara på de celler som har lämpliga receptorproteiner. Hormoner binder till specifika receptorer. Vanligtvis reglerar hormoner långsamma processer, till exempel tillväxten av enskilda vävnader och utvecklingen av kroppen, men det finns undantag: till exempel är adrenalin ett stresshormon, ett derivat av aminosyror. Det frigörs när en nervimpuls träffar binjuremärgen . Samtidigt börjar hjärtat slå oftare, blodtrycket stiger och andra reaktioner uppstår. Det verkar också på levern (bryter ner glykogen ). Glukos släpps ut i blodet och används av hjärnan och musklerna som energikälla.
Receptorproteiner kan också hänföras till proteiner med en reglerande funktion. Membranreceptorproteiner överför signalen från cellytan till insidan och transformerar den. De reglerar cellfunktioner genom att binda till en ligand som "satt" på denna receptor utanför cellen; som ett resultat aktiveras ett annat protein inuti cellen.
De flesta hormoner verkar på en cell endast om det finns en viss receptor på dess membran - ett annat protein eller glykoprotein. Till exempel är β2-adrenerg receptor belägen på levercellers membran. Under stress binder adrenalinmolekylen till den β2-adrenerga receptorn och aktiverar den. Den aktiverade receptorn aktiverar sedan G-proteinet , som fäster GTP . Efter många mellanliggande signaltransduktionssteg inträffar glykogenfosforolys. Receptorn utförde den allra första signaltransduktionsoperationen som ledde till nedbrytningen av glykogen . Utan det skulle det inte finnas några efterföljande reaktioner i cellen.
Proteiner reglerar de processer som sker inuti celler med hjälp av flera mekanismer:
En transkriptionsfaktor är ett protein som, när det kommer in i kärnan , reglerar DNA-transkriptionen, det vill säga läsningen av information från DNA till mRNA (mRNA-syntes enligt DNA-mallen). Vissa transkriptionsfaktorer ändrar strukturen hos kromatin, vilket gör det mer tillgängligt för RNA-polymeraser. Det finns olika hjälptranskriptionsfaktorer som skapar den önskade DNA-konformationen för efterföljande verkan av andra transkriptionsfaktorer. En annan grupp av transkriptionsfaktorer är de faktorer som inte binder direkt till DNA-molekyler, utan kombineras till mer komplexa komplex med hjälp av protein-proteininteraktioner.
Translation är syntesen av polypeptidkedjor av proteiner enligt mRNA-mallen, utförd av ribosomer. Translation kan regleras på flera sätt, bland annat med hjälp av repressorproteiner som binder till mRNA. Det finns många fall där repressorn är det protein som kodas av detta mRNA. I detta fall sker återkopplingsreglering (ett exempel på detta är undertryckandet av syntesen av enzymet treonyl-tRNA-syntetas).
Inom eukaryota gener finns det regioner som inte kodar för aminosyror. Dessa regioner kallas introner . De transkriberas först till pre-mRNA under transkriptionen, men skärs sedan ut av ett speciellt enzym. Denna process för borttagning av introner och sedan den efterföljande sammanfogningen av ändarna av de återstående sektionerna kallas skarvning (tvärbindning, skarvning). Splitsning utförs med hjälp av små RNA, vanligtvis associerade med proteiner, kallade splitsningsreglerande faktorer. Splitsning involverar proteiner med enzymatisk aktivitet. De ger pre-mRNA den önskade konformationen. För att sätta samman komplexet ( spliceosomer ) är det nödvändigt att konsumera energi i form av klyvbara ATP-molekyler, därför innehåller detta komplex proteiner med ATPas-aktivitet.
Det finns en alternativ skarvning . Splitsningsegenskaper bestäms av proteiner som kan binda till RNA-molekylen i regionerna av introner eller områden vid exon-introngränsen. Dessa proteiner kan förhindra avlägsnande av vissa introner och samtidigt främja excision av andra. Riktad reglering av skarvning kan ha betydande biologiska konsekvenser. Till exempel, i fruktflugan Drosophila, ligger alternativ splitsning till grund för könsbestämningsmekanismen.
Den viktigaste rollen i regleringen av intracellulära processer spelas av proteinkinaser , enzymer som aktiverar eller hämmar aktiviteten hos andra proteiner genom att fästa fosfatgrupper till dem.
Proteinkinaser reglerar aktiviteten hos andra proteiner genom fosforylering - tillägg av fosforsyrarester till aminosyrarester som har hydroxylgrupper . Fosforylering förändrar vanligtvis proteinets funktion, såsom enzymatisk aktivitet, såväl som proteinets position i cellen.
Det finns också proteinfosfataser – proteiner som klyver bort fosfatgrupper. Proteinkinaser och proteinfosfataser reglerar metabolism såväl som signalering inom cellen. Fosforylering och defosforylering av proteiner är en av huvudmekanismerna för reglering av de flesta intracellulära processer.