עיבוד חלבונים לאחר התרגום
מבוא

כלל היצורים החיים מבטאים חלבונים המורכבים מחומצות אמינו, לפי הקידוד של מולקולות mRNA הנוצרות בתהליך השעתוק מתוך ה-DNA בגנום. ההערכה היא כי באדם קיימים 20,000–25,000 גנים המקודדים ל-100,000 מולקולות mRNA שונות, שמהן נוצרים כ-1,000,000 חלבונים שונים. כלומר, גן אחד יכול לקודד למספר חלבונים שונים זה מזה. המגוון הזה נוצר באמצעות מנגנונים שונים בשלבי השעתוק השונים הכוללים שחבור חליפי, שינוי באתר תחילת או סוף השעתוק ועריכת RNA.
עיבוד חלבונים לאחר התרגום הוא שם כולל לתהליכי עיבוד שונים אותם יכול החלבון לעבור בכל שלב. עיבודים הנעשים מייד לאחר התרגום יכולים לסייע לקיפול החלבון, ליציבותו, או לכוונו למיקום תוך-תאי אחר. עיבודים הנעשים בשלבים מאוחרים יותר יכולים להשפיע על פעילות החלבון.
העיבודים נערכים בשיירים הצדדיים של חומצות אמינו מסוימות או בקשרים פפטידיים מסוימים, ולרוב מתווכים על ידי אנזימים. ההערכה היא ש-5% מהפרוטאום הם אנזימים המעורבים בכ-700 סוגי העיבודים השונים. אנזימים אלו כוללים קינאזות, פוספוטאזות, טרנספראזות וליגאזות אשר מוסיפים או מסירים קבוצות פונקציונליות, חלבונים, ליפידים או סוכרים, ופרוטאזות המבקעים פפטידים בכדי להסיר מקטעים מהחלבון. לעיתים קרובות החלבונים עוברים יותר מסוג עיבוד אחד, בתהליך הדרגתי של התבגרות. לחלבונים רבים ישנה יכולת עיבוד עצמי.
עיבודים יכולים להיערך על גבי הקבוצה הצדדית של חומצת האמינו, בקצה הקרבוקסילי או בקצה האמיני של החלבון. בצורה זו ניתן לגוון את תכונותיהן של 20 חומצות האמינו, באמצעות שינוי הקבוצות הקיימות או הוספה של קבוצות חדשות, כגון זרחן. זרחון הוא מנגנון נפוץ המשמש לבקרת הפעילות של אנזימים, והוא העיבוד הנפוץ ביותר. לחלבונים איקריוטים ופרוקריוטים רבים נוספת קבוצת פחמימה בתהליך הנקרא גליקוזילציה, שיכול לקדם את תהליך קיפול החלבונים, לתרום ליציבות החלבון, ובנוסף, לשמש למטרות בקרה. חיבור של מולקולות ליפידים, בתהליך שמכונה ליפידציה, מתבצע לרוב בחלבונים שמחוברים לקרום התא.
עיבודים שונים הם הפיכים. לדוגמה, ניתן לזרחֵן חומצות אמינו מסוימות בשייר הצדדי של חלבון באמצעות קינאז, דבר המשפיע על פעילות החלבון. פוספוטאז יכול להסיר את קבוצת הזרחן ובכך להחזיר את פעילות החלבון למצב ההתחלתי.
סוג אחר, בלתי הפיך, של עיבוד חלבונים לאחר תרגום הוא ביקוע של קשרים פפטידיים, כמו ביקוע פרקורסור ליצירת החלבון הבוגר, או הסרה של המתיונין הראשון. גם יצירת קשרים דיסולפידיים בין שיירי ציסטאין הוא עיבוד חלבון לאחר התרגום. לדוגמה, ההורמון אינסולין מבוקע פעמיים לאחר יצירת קשרים דיסולפידיים, וחלק מרצף חומצות האמינו מוסר ממרכז השרשרת ונוצר חלבון המכיל שני פפטידים המחוברים באמצעות הקשרים הדיסולפידיים.
סוגים נוספים של עיבודים לאחר התרגום הם תוצאה של עקת חמצון (Oxidative stress). קרבונילציה היא דוגמה לעיבוד המוביל את החלבון לפירוק וליצירת אגרגטים. עיבודים מסוימים של חומצות אמינו מהווים סמן ביולוגי לעקת חמצון.
אתרים שעוברים עיבודים לאחר התרגום לעיתים קרובות, הם אלה שמכילים קבוצה פונקציונלית שיכולה לשמש כנוקלאופיל: קבוצות הידרוקסיל של סרין, תריאונין ותירוזין; קבוצות אמין של ליזין, ארגינין, והיסטידין; אניון התיול של ציסטאין; קרבוקסילטים של אספרטט וגלוטמט; ושני הקצוות של שרשרת חומצות האמינו. בנוסף, אף על פי שהאמיד של אספרגין הוא נוקלאופיל חלש, הוא יכול לשמש כנקודת חיבור עבור גליקן. עיבודים נדירים יותר יכולים לקרות במתיונין שעבר חמצון ובקבוצת מתילן בשייר הצדדי. כל חומצה אמינית יכולה לעבור לפחות שלושה עיבודים שונים ועד לשיא של 15 עיבודים שליזין יכול לעבור. העיבוד הנפוץ ביותר הוא זרחון של סרין.
ניתן לזהות עיבודים לאחר התרגום בשיטות ניסוייות שונות, הכוללות בין היתר ספקטרומטר מסה, תספיג חלבון, ותספיג מזרחי.
מפאת חשיבותם, פגיעה בתהליכי העיבוד התקינים פוגעת בתפקוד התקין של התא, אך מהווה גם פוטנציאל טיפולי.