Proteinski kompleks

[thumb|320px| [Kinezin je proteinski kompleks koji funkcionira kao molekulska biološka mašina. Koristi dinamiku domena proteina na nanoskalama.]] 
**Proteinski kompleks** ili **multiproteinski kompleks** je grupa od dva ili više povezanih polipeptidnih lanaca, u kojem se višestruki katalitski domeni nalaze u jednom od   polipeptidnih lanaca. Različiti polipeptidni lanci mogu imati različite funkcije. Ovo se razlikuje od multienzimskog lanca.

Proteinski kompleksi su oblik kvaternarne strukture. Proteini u proteinskom kompleksu povezani su nekovalentnim interakcijama protein-protein,  a različiti proteinski kompleksi imaju različit stupanj stabilnosti tokom vremena. Ovi kompleksi su temelj mnogih (ako ne i većine) bioloških procesa i zajedno čine različite tipove molekulskih mašina, koje izvršavaju širok spektar bioloških funkcija. Čini se da se ćelija sastoji od modularnih supramolekulskih kompleksa, od kojih svaki obavlja neovisnu, diskretnu biološku funkciju.

Zahvaljujući  blizini, brzini i selektivnosti interakcija vezanja između enzimskog kompleksa i supstrata, mogu se znatno poboljšati, što dovodi do veće ćelijske efikasnosti. Mnoge tehnike koje se koriste za razbijanje otvorenih ćelija i izolaciju proteina same po sebi remete tako velike komplekse, pa je često teško odrediti njihove komponente. Primjeri proteinskih kompleksa uključuju proteasom za molekulsku razgradnju i većinu RNK-polimeraza. U stabilnim kompleksima, velike hidrofobne veze između proteina obično zatrpavaju površine veće od 2.500 kvadratnih Å.

## Funkcija 
[thumb|right|250px| *[Bacillus amyloliquefaciens* : ribonukleaza barnaza (obojena) i njen inhibitor (plava) u kompleksu]]
Stvaranje proteinskog kompleksa ponekad služi za aktiviranje ili inhibiciju jednog ili više njegovih članova i na taj način stvaranje proteinskog kompleksa može biti slično fosforilaciji. Pojedinačni proteini mogu učestvovati u stvaranju niza različitih proteinskih kompleksa. Različiti kompleksi vrše različite funkcije, a isti kompleks može obavljati vrlo različite funkcije koje ovise o raznim faktorima. Neki od ovih faktora su:

* U kojem je ćelijskom odjeljku kompleks kad se u njemu nalazi;
* U kojoj su fazi ćelijskog ciklusa prisutni kompleksi;
* Nutritivni status ćelije.

Mnogi proteinski kompleksi su dobro razumljivi, posebno u modelnom organizmu * Saccharomyces cerevisiae * (kvasac). Za ovaj relativno jednostavan organizam, proučavanje proteinskih kompleksa sada se izvodi širom genoma, a razjašnjavanje većine proteinskih kompleksa kvasca je u toku.

## Tipovi proteinskih kompleksa 
### Obaveznii i neobavezni proteinski kompleks 
Ako protein može sam da formira stabilnu dobro presavijenu strukturu (bez ikakvog drugog povezanog proteina) *in vivo*, tada se kompleksi koji nastaju od takvih proteina nazivaju "neobavezni (neobligatni) proteinski kompleksi". Međutim, neki proteini ne mogu samo da stvore stabilnu dobro presavijenu strukturu, već se mogu naći kao dio proteinskog kompleksa koji stabilizira sastavne proteine. Takvi se proteinski kompleksi nazivaju "obvezni (obligatni) proteinski kompleksi"
.

### Prolazni i trajni / stabilni proteinski kompleks 
Prolazni proteinski kompleksi stvaraju se i privremeno razgrađuju *in vivo*, dok trajni kompleksi imaju relativno dug poluživot. Tipski su obvezne interakcije (interakcije protein-protein u obligatnom kompleksu) trajne, dok je utvrđeno da su neobligatne interakcije trajne ili privremene. Međutim, postoje važne razlike između svojstava privremenih i trajnih / stabilnih interakcija: stabilne  su visoko očuvane, ali privremene  su daleko manje očuvane, a proteini na dvije strane stabilne interakcije imaju veću tendenciju koekspresije privremene interakcije (u stvari, vjerovatnoća koekspresije između dva privremeno interakcijska proteina nije veća od dva slučajna proteina). Prijelazne su mnogo manje lokalizirane od stabilnih interakcija. Iako su po prirodi prolazne interakcije vrlo važne za ćelijsku biologiju (ljudski interaktom je obogaćen takvim interakcijama), te interakcije su dominantne u regulaciji gena i transdukciji signala, a proteini sa *suštinski poremećenim regijama* (IDR: regije u proteinima koji pokazuju dinamičke međusobno konvertirajuće strukture u nativnom stanju) utvrđeno je da su obogaćene privremenim regulatornim i signalnim interakcijama. To znači da se proteini možda neće potpuno saviti ni u prolaznim ni u trajnim kompleksima. Prema tome, specifični kompleksi mogu imati dvosmislene interakcije, koje se razlikuju u skladu sa signalima okoline. Stoga različit sastav struktura rezultira različitim (čak i suprotnim) biološkim funkcijama. Post-translacijske modifikacije, interakcije proteina ili alternativno spajanje moduliraju konformacijski ansambli nejasnih kompleksa, kako bi fino podesili afinitet ili specifičnost interakcija. Ovi mehanizmi se često koriste za regulaciju unutar eukariotske transkripcijske mašine.

## Esencijalni proteini u proteinskim kompleksima 
[thumb|desno |300px | Esencijalni proteini u kompleksima kvasca javljaju se mnogo manje slučajno nego što se slučajno očekivalo. Izmijenjeno prema Ryan et al.,  2013.  sugerirale snažnu korelaciju između suštinske važnosti i stupnja interakcije s proteinima (pravilo *centralnost-letalnost*), naknadne analize pokazale su da je ta korelacija slaba za binarne ili prolazne interakcije (npr. dvohibridni kvasac). Međutim, korelacija je robusna za mreže stabilnih složenih interakcija. U stvari, nesrazmjerni broj esencijalnih gena  pripada proteinskim kompleksima. To je dovelo do zaključka da je bitno svojstvo molekulskih mašina (tj. kompleksa), a ne pojedinačnih komponenata. Ryan et al. (2013) pozvali su se na zapažanje da se čitavi kompleksi čine bitnim kao **modularna bitnost**. Ovi autori su također pokazali da se kompleksi obično sastoje od esencijalnih ili neesencijalnih proteina, umjesto da pokazuju nasumičnu raspodjelu (vidi sliku). Međutim, ovo nije fenomen sve ili ništa: samo oko 26% (105/401) kompleksa kvasca sastoji se od isključivo esencijalnih ili isključivo neesencijalnih podjedinica.

## Homomultimerni i heteromultimerni proteini 
Podjedinice multimernog proteina mogu biti identične kao u homomultimernom (homooligomernom)  ili različite kao u heteromultimernom proteinu. Mnogi topivi i membranski proteini formiraju homomultimerne komplekse u ćeliji, a većina proteina u [Proteinska banka podataka|Proteinskoj banci podataka su homomultimerni. Homooligomeri su odgovorni za raznolikost i specifičnost mnogih puteva, a mogu posredovati i regulirati ekspresiju gena, aktivnost enzima, ionskih kanala, receptora i procesa adhezije ćelija.

Naponski kalijevi kanali u plazmatskoj membrani neurona su heteromultimerni proteini koji se sastoje od četiri od četrdeset poznatih alfa podjedinica. Podjedinice moraju biti iz iste potporodice da bi formirale multimerni proteinski kanal. Tercijarna struktura kanala omogućava propuštanje iona kroz hidrofobnu plazmatsku membranu. Koneksoni su primjer homomultimernog proteina koji se sastoji od šest identičnih koneksina. Skupina koneksona formira jazni spoj u dva neurona koji prenose signale kroz električnu sinapsu.

### Intragenska komplementacija 
Kada višestruke kopije polipeptida kodiranog genom tvore kompleks, ova struktura proteina naziva se multimer. Kada se multimer formira od polipeptida proizvedenih od dva različita mutantna alela određenog gena, miješani multimer može pokazivati veću funkcijsku aktivnost od nemiješanih multimera koje formira svaki od mutanata sam. U takvom slučaju, fenomen se naziva intragenska komplementacija (koja se naziva i interalelna komplementacija). Intragenska komplementacija prikazana je u mnogim različitim genima u raznim organizmima, uključujući gljive *Neurospora crassa*, *Saccharomyces cerevisiae* i *Schizosaccharomyces pombe*, bakteriju * Salmonella tiphimurium*, virus bakteriofag T4, RNK virus i ljudi.   U takvim studijama, brojni mutacijski defekti u istom genu često su izolirani i mapirani linearnim redoslijedom na osnovu frekvencija rekombinacija,  da bi se formirala genetička mapa gena. Odvojeno, mutanti su testirani u parnim kombinacijama za mjerenje komplementacije. Analiza rezultata takvih studija dovela je do zaključka da intragenska komplementacija, općenito, proizlazi iz interakcije različito neispravnih monomera u polipeptidu, da bi se stvorio multimer.  Geni koji kodiraju polipeptide koji tvore multimere su  uobičajeni. Jedno tumačenje podataka je da su polipeptidni monomeri često poravnati u multimeru na takav način da mutirani polipeptidi, oštećeni na obližnjim mjestima na genetićkoj mapi, teže tvore mješoviti multimer koji loše funkcionira. Mutirani polipeptidi oštećeni na udaljenim mjestima teže da nastanu mješoviti multimer koji djeluje efikasnije. Jehle je diskutirao o intermolekulskim silama koje su vjerovatno odgovorne za samoprepoznavanje i stvaranje multimera.

## Određivanje strukture 
Molekulska struktura proteinskih kompleksa može se odrediti eksperimentalnim tehnikama kao što su rendgenska kristalografija, analiza pojedinačnih čestica ili nuklearna magnetna rezonanca. Sve više postaje dostupna i teorijska opcija zvana spajanje proteina i proteina, jedan od  metoda koji se obično koristi za identifikaciju kompleksa. Nedavno su Raicu i saradnici razvili metod za određivanje kvaternarne strukture proteinskih kompleksa u živim ćelijama. Ovaj metod se zasniva na određivanju efikasnosti na nivou piksela Försterovog prijenosa rezonantne energije (FRET), u sprezi sa spektarski razlučenim dvofotonskim mikroskopom. Raspodela FRET efikasnosti simulira se na osnovu različitih modela, da bi se dobila geometrija i stehiometrija kompleksa.

## Sklapanje 
Pravilno sastavljanje multiproteinskih kompleksa je važno, jer pogrešno sklapanje može dovesti do katastrofalnih posljedica. Da bi se proučavao put  sklapanja, istraživači proučavaju posredne korake. Jedna od takvih tehnika koja to omogućava je elektrosprejna masena spektrometrija, koja može istovremeno identificurati različita međustanja. To je dovelo do otkrića da većina kompleksa slijedi uređeni put montaže. U slučajevima kada je moguće nesređeno sklapanje, promjena iz uređenog u nesređeno stanje dovodi do prijelaza iz funkcije u disfunkciju kompleksa, jer neuređeni sklop dovodi do agregacije.

U sastavljanju multiproteinskog kompleksa, posebnu  ulogu ima struktura proteina. Sučelja između proteina mogu se koristiti za predviđanje puteva agregacije.

While assembly is a different process from disassembly, the two are reversible in both homomeric and heteromeric complexes. Thus, the overall process can be referred to as (dis)assembly.

### Evolucijski značaj sklopa multiproteinskih kompleksa 
U homomultimernim kompleksima, homomerni proteini se okupljaju na način koji oponaša evoluciju. Odnosno, međuprodukt u procesu sastavljanja prisutan je u evolucijskoj historiji kompleksa.
Suprotan fenomen uočen je u heteromultimernim kompleksima, gdje se fuzija gena događa na način koji čuva izvorni put okupljanja.

## Također pogledajte
*Protein
*Makromolekula
*Proteinska podjedinica

## Reference 
## Vanjski linkovi 
* 

*
Kategorija:Biohemija
Kategorija:Biomolekule