Az élő világ, a szervezet mindenesei

Mindennapjainkban ritkán gondolunk az élő anyagot felépítő, molekulákra, melyeknek rendkívül finom összehangolt működése nélkül nem létezne élet. Szervezetünk építőkövei, egészségünk őrei, energiaellátásunk, anyagcserénk mozgatói a fehérjemolekulák. Ezek állnak mindennapi tevékenységeink hátterében. Závodszky Péterrel a fehérjék csodálatos világáról beszélgetünk.

A fehérjék aminosavakból épülnek fel, amelyek viszonylag merev peptidkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Hogyan befolyásolja ez a fehérjék térbeli szerkezetét?
- A fehérjemolekula alapvető sajátossága, hogy hosszú, lineáris polipeptidláncból tekeredik fel, csaknem 100 százalékos térkitöltésű tömör gombolyaggá. Akkor könnyű egy láncból gombolyagot formálni, ha az rugalmas, flexibilis. Márpedig a peptidkötés meglehetősen merev kötés: hat atom - három szénatom, egy oxigénatom, egy nitrogénatom és egy hidrogénatom - egy síkban helyezkedik el, és egymáshoz képest csak ezek a síkok mozdulhatnak el, vagyis a polipeptidlánc mozgási szabadsága korlátozott. Hogyan lehet belőle mégis egy teret csaknem tökéletesen kitöltő gombolyag? A megoldás: a lánc elemei (az aminosavrészek) nem véletlenszerűen követik egymást, hanem "tervszerűen", úgy, ahogyan az a génjeinkben rögzítve van. Ha száz aminosavrészből véletlenszerűen felépítenünk egy polipeptidláncot (ez nem számít nagynak a fehérjék világában) akkor annak a valószínűsége, hogy ebből egy tömör fehérjemolekulánk lesz, csaknem a nullával egyenlő. A fehérjemolekulát meg kell "tervezni", ezt teszi a természet.

A fehérjék egymást aktiválják: a megfelelő pontoknál illeszkedik az aktív és a még inaktív molekula

Egy fehérje aminosavsorrendje és térbeli szerkezete összefüggésbe hozható-e funkciójával, működésével?

Hogyan működnek a fehérjék a sejtekben, a szervezetünkben?
- Az élő szervezet átmeneti egyensúlyban van, de ez az állapot - a külső körülmények hatására - mindig változik. A sejtek működésében meghatározó a fehérjék szerepe. Attól függően, hogy éppen milyen funkció kerül előtérbe, más-más fehérje "kapcsolódik be". A működés szabályzásának sokféle mechanizmusa van. Az egyik mód például a fehérjetermelés (expresszió) szabályozása: szervezetünk abból a fehérjéből, amelyikre éppen szüksége van, többet termel, a többinek pedig alapszinten tartja a mennyiségét. Egy másik mód: bizonyos fehérjék inaktív formában termelődnek. Az ilyen fehérje folyamatosan jelen van a szervezetben, és ez gyors mozgósításra ad lehetőséget (a termelés viszonylag sok időt vesz igénybe, az aktiválás rövidebb idő alatt megtörténhet). De azok a fehérjék, amelyek aktív változatai kárt tennének a szervezetben ott, ahol keletkeznek, inaktív formában termelődnek. Ilyenek például az emésztőenzimek, ezek a hasnyálmirigyben keletkeznek, inaktív formában. Nagy a baj, ha ezek a "proenzimek" születésük helyén aktiválódnak: súlyos károsodást, gyulladást idéznek elő a hasnyálmirigyben.

Mitől aktiválódnak az enzimek éppen a működésük helyén?
- Az aktiválódás mechanizmusa annyi féle, ahány enzimről van szó. Előfordul, hogy a külső körülmények, például a pH-változás, a pillanatnyi miliő, máskor egy molekula aktiválja az enzimet, és vannak olyan bonyolult rendszerek, amelyekben egy jel hatására indul el a folyamat. Az utóbbira jó példa az immunrendszer. Ennek molekuláris tartományában elkülöníthetünk olyan, a szervezet védekezésében szerepet játszó rendszert, például a komplement rendszert, amelynek elemei mindig jelen vannak a vérben, de csak akkor fejtik ki hatásukat, amikor szükséges - mondjuk, ha valamilyen kórokozó baktérium kerül a szervezetbe, és azt meg kell semmisíteni. A baktériumok felszínén olyan molekulák vannak (szénhidrátok, a baktériumok sejtfalának alkotói), amelyeket az immunrendszer idegen molekulaként azonosít, és olyan fehérjemolekulákat termel ellenük, amelyek specifikusan kapcsolódnak az idegen sejtfelszíni molekulákhoz, kijelölve ezzel megsemmisítésre a kártékony sejteket. A komplement rendszer komponensei fehérjebontó enzimek, amelyek inaktív állapotban vannak jelen a vérben, és csak az immunrendszer által megjelölt sejtek felszíne közelében - láncreakciószerűen - aktiválódnak. (Ha ezek az enzimek folyamatosan aktívak lennének, a szervezet saját szöveteit is károsítanák. Ez egyébként, sajnos, előfordulhat, és bizonyos autoimmun betegségeket okozhat). Az aktiválódás végül a támadó baktériumsejtek közvetlen megsemmisítéséhez, illetve az immunrendszer sejtes elemeinek mozgósításához vezet.

Bánsági Éva