Prolin

Prolin (zkráceně Pro nebo P) je α-aminokyselina, jedna z dvaceti aminokyselin kódovaných DNA. Její kodony jsou CCU, CCC, CCA a CCG. Není to esenciální aminokyselina, což znamená, že ji lidé mohou syntetizovat. Mezi 20 aminokyselinami tvořícími bílkoviny je unikátní, protože α-aminová skupina je sekundární.

Charakteristická cyklická struktura postranního řetězce prolinu uzamyká jeho páteřní dihedrální úhel přibližně na -75°, což dává prolinu výjimečnou konformační tuhost ve srovnání s ostatními aminokyselinami. Z toho vyplývá, že prolin ztrácí méně konformační entropie při skládání, což může vysvětlovat jeho vyšší prevalenci v proteinech termofilních organismů. Prolin působí jako strukturální disruptor uprostřed pravidelných sekundárních strukturních prvků, jako jsou alfa helice a beta listy; nicméně prolin se běžně vyskytuje jako první reziduum alfa helixu a také v okrajových vláknech beta listů. Prolin se také běžně vyskytuje střídavě, což může vysvětlovat zvláštní skutečnost, že prolin je obvykle vystaven rozpouštědlu, přestože má zcela alifatický postranní řetězec. Protože prolin postrádá vodík na amidové skupině, nemůže působit jako dárce vodíkové vazby, pouze jako akceptor vodíkové vazby.

Více prolinů a/nebo hydroxyprolinů za sebou může vytvořit polyprolinovou šroubovici, převládající sekundární strukturu v kolagenu. Hydroxylace prolinu prolylhydroxylázou (nebo jinými přídavky substituentů s elektronovým stahováním, jako je fluor) významně zvyšuje konformační stabilitu kolagenu. Hydroxylace prolinu je tedy kritickým biochemickým procesem pro udržení pojivové tkáně vyšších organismů. Závažná onemocnění, jako jsou kurděje, mohou být důsledkem defektů této hydroxylace, např. mutace v enzymu prolylhydroxylázy nebo nedostatek potřebného kofaktoru askorbátu (vitamín C).

Sekvence prolinu a kyseliny 2-aminoisomáselné (Aib) také tvoří šikmou obratovou strukturu[Jak odkazovat a odkaz na shrnutí nebo text].

V roce 2006 vědci z ASU zjistili, že roztoky TiO2 osvětlené ultrafialovým zářením mohou sloužit jako extrémně nákladově efektivní a přesný katalyzátor štěpení bílkovin. Katalyzátor TiO2 přednostně a rychle štěpí bílkoviny v místech, kde je přítomen prolin, zatímco degradace bílkoviny z jeho koncových bodů trvá mnohem déle.

Doporučujeme:  Uvolňování vápníku indukované vápníkem

Peptidové vazby na prolin a na jiné N-substituované aminokyseliny (jako je sarkosin) jsou schopny osídlit cis i trans izomery. Většina peptidových vazeb v drtivé většině přijímá trans izomer (typicky 99,9% za necvičených podmínek), hlavně proto, že amidový vodík (trans izomer) nabízí menší sterický odpor k předchozímu atomu než následující atom (cis izomer). Naproti tomu cis a trans izomery peptidové vazby X-Pro (kde X představuje jakoukoli aminokyselinu) zažívají sterické střety se sousední substitucí a jsou si energeticky téměř rovny. Proto se frakce peptidových vazeb X-Pro v cis izomeru za necvičených podmínek pohybuje v rozmezí 10-40%; frakce mírně závisí na předchozí aminokyselině, aromatické zbytky mírně upřednostňují cis izomer.

Z kinetického hlediska je Cis-trans prolinová izomerizace velmi pomalý proces, který může zbrzdit postup skládání proteinů tím, že zachytí jedno nebo více prolinových reziduí rozhodujících pro skládání v nepůvodním izomeru, zvláště když původní protein vyžaduje cis izomer. Je to proto, že prolinová rezidua jsou syntetizována výhradně v ribozomu jako trans izomerová forma. Všechny organismy disponují enzymy prolylové izomerázy, které katalyzují tuto izomerizaci, a některé bakterie mají specializované prolylové izomerázy spojené s ribozomem. Nicméně ne všechny proliny jsou pro skládání nezbytné a skládání proteinů může probíhat normální rychlostí navzdory tomu, že mají nepůvodní konformery mnoha X-Pro peptidových vazeb.

Prolin a jeho deriváty se často používají jako asymetrické katalyzátory v organických reakcích. Výrazným příkladem je CBS redukce a prolinem katalyzovaná aldolová kondenzace.

L-Proline je osmoprotektant, a proto se používá v mnoha farmaceutických, biotechnologických aplikacích.

Prolin je jednou ze dvou aminokyselin, které spolu s glycinem nenásledují typický graf Ramachandranu. Vzhledem ke kruhové formaci spojené s beta-uhlíkem mají úhly ψ a φ okolo peptidové vazby menší povolené stupně rotace.

Hermann Emil Fischer objevil Proline mezi lety 1899 a 1908.