Fehérje forrásának megtekintése

[[Kép:Human alfa2beta2 hemoglobin.gif|bélyegkép|[[Hemoglobin]] molekula szalagmodellje. [[Emlősök]]ben ez a fehérje teszi ki a [[Vörösvérsejt|vörösvértest]]ek szárazanyag-tartalmának körülbelül 97%-át]]
A '''fehérjék''' egy szabályosan ismétlődő elemekből álló molekuláris gerinchez, az ún. [[peptid]]gerinchez kapcsolódó [[aminosavak]] láncolatából álló makromolekulák. Az aminosavak sorrendjét az N-terminálistól a C-terminális felé haladva aminosav-szekvenciának nevezzük. A fehérjék aminosav sorrendjét a [[gén]]ek [[nukleotid]]szekvenciája kódolja a [[genetika]]i kódszótárnak megfelelően. A fehérjék kialakításában a 20 féle „proteinogén” (fehérjealkotó) aminosav vesz részt, melyek szomszédos amino- és karboxilcsoportjaik között kialakuló [[peptidkötés]] révén kapcsolódnak egymáshoz, így kialakítva a fehérjék elsődleges szerkezetét, amit aminosav-szekvenciának is nevezünk. Az elsőként azonosított fehérjealkotó [[aszparagin]]t a [[Spárga (növénynemzetség)|spárga]] növényből izolálták 1806-ban, míg utolsóként a [[treonin]]t azonosították 1938-ban.<ref>{{cite journal |title=La découverte d'un nouveau principe végétal dans le suc des asperges |vauthors=Vauquelin LN, Robiquet PJ |journal=Annales de Chimie |year=1806 |volume=57 |pages=88–93}}</ref><ref>{{cite book |author= R.H.A. Plimmer |editor1=R.H.A. Plimmer |editor2=F.G. Hopkins |title= The chemical composition of the proteins |url= http://books.google.com/?id=7JM8AAAAIAAJ&pg=PA112 |accessdate= January 18, 2010 |edition= 2nd |series= Monographs on biochemistry |volume= Part I. Analysis |origyear= 1908 |year= 1912 |publisher= Longmans, Green and Co. |location= London|page= 112}}</ref> A funkcióképesség megszerzéséhez, vagy a megfelelő szabályozás érdekében gyakran találkozunk az aminosav oldalláncok utólagos (poszt-transzlációs) módosításával. Egyes polipeptidek kialakításában több ezer aminosav is részt vehet, míg azokat, melyek kevesebb (<30) aminosavból épülnek fel, és nincs határozott harmadlagos szerkezetük, szokás peptideknek nevezni, bár a peptid-fehérje megkülönböztetést elég lazán kezeli a tudományos nomenklatúra.

A fehérjék fontos [[biológia]]i szerepét jellemzi, hogy minden [[sejt]]ben lejátszódó folyamatban részt vesznek. Számos fehérje [[enzim]]aktivitást mutat, azaz valamilyen biokémiai folyamat katalizátoraként segítik elő a sejt életben maradását. Fehérjék rendelkezhetnek stabilizáló, szerkezeti funkcióval is: sejt alakjának kialakítása ([[aktin]], [[mikrotubulus|mikrotubuláris]] sejtváz, [[intermedier filamentum]]), sejten belüli transzportfolyamatok lebonyolítása (dinein, [[kinezin]], [[miozin]]) mozgatás (akto-miozin rendszer). Más fehérjék a sejt és környezete közötti információáramlás megvalósítása révén teszik lehetővé, hogy a sejt érzékelni tudja, és reagálni tudjon a külvilág ingereire.

== Története ==
[[Fájl:ProteinStructures.png|bélyegkép|A fehérjék szerkezetének 4 szintje]]
Habár már [[Jöns Jakob Berzelius]] [[1838]]-ban a fehérjéknek a görög eredetű protein nevet adta (πρωτεῖος = „elsődleges fontosságú”), valódi szerepük felfedezéséig [[1926]]-ig várni kellett, mikor [[James B. Sumner]] bebizonyította, hogy az [[ureáz]] nevű [[enzim]] egy fehérje. Az első fehérje, melynek [[Aminosavak|aminosav]] szekvenciáját megismerhettük, az [[inzulin]] volt. Ezért az eredményéért [[Frederick Sanger]] [[1958]]-ban [[kémiai Nobel-díj]]at kapott. Max F. Perutz-t és John C. Kendrew-t 1962-ben kémiai Nobel díjjal jutalmazták a [[mioglobin]] szerkezetének röntgen krisztallográfiás módszerrel történő megoldásáért, mely az első megismert atomi szintű fehérje térszerkezet volt. Mára az ismert fehérje szekvenciák száma, a genomikai programoknak köszönhetően a milliós méretet is meghaladta,<ref name="Swssprot">A SwssProt fehérje szekvencia adatbázisa [http://www.ebi.ac.uk/swissprot/sptr_stats/index.html].</ref> míg az ismert térszerkezetek száma megközelíti az ötvenezret.<ref name="RCSB">{{Cite web |url=http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do |title=Az RCSB fehérje térszerkezet adatbázisa |accessdate=2017-01-19 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20150418160606/http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do |archivedate=2015-04-18 }}</ref>

== Fehérjék biokémiája dióhéjban ==
A természetes fehérjék 20 különféle {{laevus}}-α-aminosavból felépülő lineáris polimerek. Ezen „proteinogén” aminosavak számos tulajdonságban megegyeznek: rendelkeznek egy α-szénatommal, melyhez aminocsoport és karboxilcsoport kapcsolódik, valamint egy hidrogén atom. Csak a [[prolin]] képez ez alól kivételt: aminocsoportjának visszakapcsolódásával egy rendhagyó gyűrűs szerkezet alakul ki. A többi aminosav tetraéderes α-szénatomjának negyedik [[ligandum (szervetlen kémia)|liganduma]] más és más, így különböző tulajdonságokkal tudnak a fehérje szerkezetének, funkciójának kialakításához hozzájárulni. Vannak savas ([[glutaminsav|Glu]], [[Aszparaginsav|Asp]]), bázisos ([[Arginin|Arg]], [[Lizin|Lys]]), apoláris ([[Fenilalanin|Phe]], [[Tirozin|Tyr]], [[Triptofán|Trp]], [[Metionin|Met]], [[Izoleucin|Ile]], [[Leucin|Leu]], [[Valin|Val]], [[Alanin|Ala]]), poláris ([[Szerin|Ser]], [[Treonin|Thr]], [[Cisztein|Cys]], [[Hisztidin|His]], [[Aszparagin|Asn]], [[Glutamin|Gln]]) oldalláncú aminosavak, illetve a [[glicin]] az egyetlen [[optikai izoméria|akirális]] aminosav, melynek oldallánca csupán egy hidrogén. Az aminosavak összekapcsolódása vízkilépéses reakció, ami egy transz, planáris jellegű peptidkötést hoz létre. A lehetséges rezonancia szerkezetek [[kettős kötés]] jelleget adnak a peptid síknak, ami a kötés mentén történő rotációt gátolja. A kötést kialakító atomok sorából, a polimer kialakulása során jön létre az összefüggő peptid gerinc. Az oldalláncok a peptidgerincről „lelógva” egymással és a gerinccel kölcsönhatva alakítják ki a fehérjékre jellemző térszerkezetet.

A fehérjék a sejten belüli szintézist követően, az oldalláncokon található változatos funkciós csoportokon keresztül, számos poszt-transzlációs módosításon átmehetnek. A leggyakoribb módosítás a foszforiláció, mely során a fehérjére specifikus kináz enzim foszfát csoportot helyez egy meghatározott Ser, Thr, Tyr ritkábban His oldalláncra. A glikoziláció szintén gyakori jelenség, ebben az esetben oligo/mono-szacharid láncok kapcsolódnak Asn, Ser, Thr, Trp láncokhoz.

Itt kell megjegyezni, hogy [[amidok|amid]] és [[Aminok|aminocsoportot]] tartalmazó aminosav oldalláncok között, transzglutamináz reakció eredményeként kialakulhatnak peptidkötést tartalmazó kereszthidak, mint például véralvadás.

== A fehérje térszerkezetének szintjei ==
=== Elsődleges szerkezet ===

Az elsődleges vagy primer szerkezet a fehérje aminosav-szekvenciája, azaz aminosav összetétele, és azok kapcsolódási sorrendje. Az aminosavakból felépülő fehérjék irányított polimerek a [[peptidkötés]] aszimmetrikus jellegének köszönhetően. A fehérjelánc szintézisekor a legutoljára beépült aminosav karboxilcsoportjához kapcsolódik a következő aminosav aminocsoportja és így tovább. Így megkülönböztetjük a fehérjelánc „elejét”, a szabad aminocsoportot tartalmazó N-terminálist, valamint a „végét”, a szabad karboxilcsoportot tartalmazó C-terminálist. Mindezt a <sup>+</sup>H<sub>2</sub>(−HN−C<sub>α</sub>−CO)<sub>''n''</sub>−O<sup>−</sup> képlettel lehet legtömörebben leírni.

A fehérjék elsődleges szerkezetének meghatározására számos kísérleti módszer ismert, ám a leggyakrabban alkalmazott eljárások az Edman lebontás, és a [[tömegspektrometria]]. Mivel a kísérletes meghatározás rendkívül költséges és hosszadalmas, ezért manapság a fehérje szekvencia adatbázisokban lévő adatok túlnyomó többségét [[bioinformatika]]i módszerekkel állítják elő az [[hírvivő RNS|mRNS]] szekvencia és a [[genetikai kód]] ismeretében.

=== Másodlagos szerkezet ===
A másodlagos vagy szekunder szerkezeten a peptidgerinc hidrogénkötések által stabilizált lokális (legalább négy aminosavra kiterjedő) rendezettségét értjük. Ezt a szerkezeti szintet a peptidsíkok egymáshoz képest történő elfordulásával jellemezhetjük, azaz a φ (fi; C−N−C<sub>α</sub>−C), ψ (pszi; N−C<sub>α</sub>−C−N) és az ω (ómega; C<sub>α</sub>−C−N−C<sub>α</sub>; szinte mindig ±180°) torziós szögekkel. E szerkezeti elemek legfőbb csoportjai a jobb- vagy balmenetes hélixek, a redők, a hurkok és a kanyarok; leggyakoribb az α-hélix, az antiparalel β-redő és a β-kanyar.

A másodlagos szerkezet megismerése nem feltétlenül követeli meg a teljes szerkezet atomi felbontású megoldását: megismert térszerkezetekből kiszámolható, hogy bizonyos aminosavak mennyire preferálják az egyes másodlagos szerkezeti elemeket. Ezekből az ún. propenzitási indexekből nagy megbízhatósággal felderíthető, hogy az adott peptid szakasz milyen szerkezettel rendelkezik a fehérjén belül.<ref>{{Cite web |url=http://www.enzim.hu/~szia/bioinformatika/ea08/ea08.htm# |title=Archivált másolat |accessdate=2012-09-01 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20121120183044/http://www.enzim.hu/~szia/bioinformatika/ea08/ea08.htm# |archivedate=2012-11-20 }}</ref> A másodlagos szerkezet kísérletes meghatározására a cirkuláris dikroizmus (CD) spektroszkópia ad lehetőséget: az alkalmazott rövid hullámhosszú (190-260&nbsp;nm) cirkulárisan polarizált fénysugarat a királis tulajdonsággal bíró másodlagos szerkezetek eltérő mértékben nyelik el.<ref>http://szerves.chem.elte.hu/oktatas/ea/Perczel/peptid_7.pdf</ref> Az egyes szerkezetekre jellemző bázisspektrumok lineáris kombinációjával kiszámítható a másodlagos szerkezeti elemek százalékos összetétele az adott fehérjében. Az ELTE Szerves Kémiai Tanszékén működő csoport, dr. Perczel András vezetésével fejlesztett ki egy hasonló elven működő programot.<ref>http://www.chem.elte.hu/departments/protnmr/cca/</ref>

=== Harmadlagos szerkezet ===
A harmadlagos vagy tercier szerkezet egy polipeptidlánc teljes térbeli konformációja. Ezt a konformációt mindenekelőtt a hidrofób kölcsönhatások stabilizálják. Egy peptidlánc tartalmazhat egyetlen vagy többféle másodlagos szerkezeti elemet, melyek rendezetlen szakaszokkal váltakoznak, de ismertek olyan fehérjék is, melyekből teljesen hiányoznak a rendezett szerkezetek, ezeket natívan rendezetlen fehérjéknek nevezzük. A folyamatot, mely során a fehérjemolekulák elnyerik ezen natív szerkezetük, vagyis amelyben betöltik biológiai funkciójukat, a [[fehérjefeltekeredés|fehérjék feltekeredésének]], foldingjának nevezzük.

=== Negyedleges szerkezet ===
Bizonyos fehérjéket több peptidlánc alkot, melyeket ez esetben alegységeknek nevezünk. A peptidláncok lehetnek azonosak vagy eltérőek, számuk általában nem haladja meg a nyolcat, de ismertek fontos kivételek: pl. egyes [[vírus]]ok kapszidja hatvan polipeptidből áll.

== Csoportosításuk ==
=== Összetételük szerint ===

* Egyszerű fehérjék: csak aminosavak építik fel őket, [[hidrolízis]]ükkor csak aminosavak keletkeznek.
* Összetett fehérjék: hidrolizátumuk egyéb alkotórészt is tartalmaz. Lehetnek:
** Metalloproteinek: fémionokat tartalmaznak, például az alkohol-dehidrogenáz [[Cink|Zn]]<sup>2+</sup>-t, a citokróm oxidáz [[Réz|Cu]]<sup>2+</sup>-t.
** Foszfoproteinek, például [[kazein]].
** [[Hem]]-proteinek, például [[hemoglobin]], [[mioglobin]], [[citokróm c]], vas-protoporfirin részt tartalmaz.
** Glikoproteinek: [[szénhidrát]]-részt tartalmaznak, pl <math>\gamma</math>-globulin.
** Lipoproteinek, például <math>\beta_1</math>-lipoprotein.
** Flavoproteinek: flavinnukleotid részt tartalmaznak például a [[szukcinát dehidrogenáz]].
** Nukleoproteinek: nukleinsavakat tartalmaznak, például a [[dohánymozaikvírus]] és a [[Riboszóma|riboszómák]] RNS-t.

=== Funkciójuk szerint ===
A fehérjék sokféle funkciót töltenek be a szervezetben, ezek közül a fontosabbak:

* [[Enzim]]ek, például: [[tripszin]], [[hisztidin]].
* Szállító vagy transzportfehérjék: feladatuk a szervek közti szállító feladatok ellátása. Például: [[hemoglobin]], [[hemocianin]], szérum[[albumin]].
* Védőfehérjék: lehetővé teszik, hogy a szervezet fertőzéssel vagy sérüléssel szemben védekezzen. Például: [[ellenanyag]]ok, [[fibrinogén]], [[trombin]].
* Toxinok, például kígyómérgek.
* [[Hormon]]fehérjék vagy peptidhormonok, például: [[inzulin]], [[glukagon]], [[mellékvesekéreg-serkentő hormon]] ([[ACTH]]), [[növekedési hormon]] ([[GH]]).
* Szerkezeti vagy struktúrfehérjék: a mozgáshoz szilárd vázat biztosítanak, és a külső védelmet szolgálják. Például: [[kollagén]], [[elsztin]], [[retikulin]]
* Motorfehérjék: a sejtszervecskék, [[vezikulum]]ok sejten belüli mozgatása. Pl.: [[aktin]], [[miozin]], [[kinezin]], [[dinein]]
* Tartalékfehérjék: az embrionális fejlődés korai szakaszában tartalékként szolgálnak. Például: ov[[albumin]] (tojásban), [[kazein]].

== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}

== Források ==
* Elődi Pál: Biokémia (Akadémiai Kiadó, Budapest 1980) {{ISBN|963-05-1792-2}}
* De Robertis E. D. P.– Nowinski W. W. – Saez A. S.: Sejtbiológia (Akadémiai Kiadó – Budapest 1970)
* Eldra P. Solomon - Richard R. Schmidt - Peter J. Adragna: Human Anatomy & Physiology Ed. 2nd 1990 (Sunders College Publishing, Philadelphia) {{ISBN|0-03-011914-6}}
* Törő Imre, Ed.: Az élet alapjai (Gondolat Kiadó, Budapest 1989) {{ISBN|963-282-181-5}}

== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[Aminosavak]]
* [[Peptid]]
* [[Fehérjeszintézis]]
* [[Denaturáció]]

{{wikiszótár}}

{{Aminosavak}}
{{Nemzetközi katalógusok}}

[[Kategória:Fehérjék| ]]
[[Kategória:Proteomika]]