Intrinsically disordered proteins

Białka wewnętrznie nieuporządkowane (IDPs) to białka, które w warunkach natywnych nie posiadają stabilnej struktury trzeciorzędowej. Białka te cechuje niezwykła elastyczność i dynamika konformacyjna. Właściwości te pozwalają białkom wewnętrznie nieuporządkowanym przyjmować różne stany konformacyjne w odpowiedzi na zmiany środowiskowe lub ze względu na interakcje z różnorodnymi partnerami (innymi białkami, kwasami nukleinowymi, błonami, czy małymi cząsteczkami). Głównymi wyznacznikami odróżniającymi IDPs od białek globularnych są: hydrofobowość, ładunek elektryczny, elastyczność, stopień upakowania cząsteczki oraz specyficzny skład aminokwasowy. Badania sugerują, że prolina jest aminokwasem najbardziej sprzyjającym nieuporządkowaniu. Białka wewnętrznie nieuporządkowane pełnią swoje funkcje zarówno bezpośrednio w stanie nieuporządkowanym, jak i po przejściu ze stanu nieuporządkowanego do częściowo uporządkowanego. Różnorodność funkcjonalna tych białek, wynikająca z obecności regionów wewnętrznie nieuporządkowanych, stanowi uzupełnienie funkcji białek globularnych. Wyróżniono pięć podstawowych klas białek wewnętrznie nieuporządkowanych ze względu na pełnioną przez nie funkcje: 1) białka efektorowe, 2) wychwytujące, 3) składające, 4) łańcuchy entropowe oraz 5) białka eksponujące fragmenty sekwencji. Ze względu na swoje właściwości, IDPs są zaangażowane w ścieżki regulacyjne i sygnalizacyjne, a także w procesy, w których równoczesne interakcje z wieloma partnerami są konieczne. Ponadto, białka wewnętrznie nieuporządkowane często kojarzone są z występowaniem takich chorób u ludzi jak cukrzyca typu II, choroba Parkinsona, czy choroba Alzheimera.

Inherently disordered proteins (IDPs) are a relatively recently discovered group of proteins with rapidly increasing number of examples. In contrast to globular proteins, in conditions deemed for native, functional intrinsically disordered proteins are devoid of stable tertiary structure, but they are characterized by extraordinary plasticity and conformational dynamic. The main determinants of the differences between unstructured and globular proteins are: the degree of packing of the molecule, electric charge, hydrophobicity, flexibility and different amino acid composition. Research suggests that the proline is the most disorder-promoting amino acid. Because of their unusual structural features, IDPs can easily adopt different conformational states in response to a change in environmental conditions, or due to the interaction with the various partners. Inherently disordered proteins perform their functions either as directly disordered, or after the transition from a disordered state to the ordered / folded state. The functional diversity provided by inherently disordered protein regions complements functions of ordered protein regions. The functions of IDPs are grouped into five broad classes: 1) entropic chains, 2) assemblers, 3) effectors, 4) scavengers and 5) display sites. Despite (or perhaps due to) their high flexibility, natively unfolded proteins are involved in regulation, signalling and control pathways in which they interact with multiple partners with high-specificity and low-affinity. Interestingly, IDPs have been associated with many human diseases, including diabetes, Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease.