Proteiners regulatoriske funktion er implementeringen af proteiner af reguleringen af processer i en celle eller i en organisme, som er forbundet med deres evne til at modtage og overføre information. Virkningen af regulatoriske proteiner er reversibel og kræver generelt tilstedeværelsen af en ligand . Der bliver konstant opdaget flere og flere nye regulatoriske proteiner, og sandsynligvis er kun en lille del af dem kendt i øjeblikket.
Der er flere typer proteiner, der udfører en regulerende funktion:
Proteinhormoner (og andre proteiner involveret i intercellulær signalering) påvirker stofskiftet og andre fysiologiske processer.
Hormoner er stoffer, der dannes i de endokrine kirtler, bæres af blodet og bærer et informationssignal. Hormoner spredes tilfældigt og virker kun på de celler, der har egnede receptorproteiner. Hormoner binder sig til specifikke receptorer. Normalt regulerer hormoner langsomme processer, for eksempel væksten af individuelle væv og udviklingen af kroppen, men der er undtagelser: for eksempel er adrenalin et stresshormon, et derivat af aminosyrer. Det frigives, når en nerveimpuls rammer binyremarven . Samtidig begynder hjertet at slå oftere, blodtrykket stiger og andre reaktioner opstår. Det virker også på leveren (nedbryder glykogen ). Glukose frigives til blodet og bruges af hjernen og musklerne som energikilde.
Receptorproteiner kan også tilskrives proteiner med en regulerende funktion. Membranreceptorproteiner overfører signalet fra celleoverfladen til indersiden og transformerer det . De regulerer cellefunktioner ved at binde sig til en ligand, der "sad" på denne receptor uden for cellen; som følge heraf aktiveres et andet protein inde i cellen.
De fleste hormoner virker kun på en celle, hvis der er en bestemt receptor på dens membran - et andet protein eller glykoprotein. For eksempel er β2-adrenerg receptor placeret på membranen af leverceller. Under stress binder adrenalinmolekylet sig til den β2-adrenerge receptor og aktiverer den. Den aktiverede receptor aktiverer derefter G-proteinet , som binder GTP . Efter mange mellemliggende signaltransduktionstrin forekommer glykogenphosphorolyse. Receptoren udførte den allerførste signaltransduktionsoperation, der førte til nedbrydning af glykogen . Uden det ville der ikke være nogen efterfølgende reaktioner i cellen.
Proteiner regulerer de processer, der foregår inde i cellerne ved hjælp af flere mekanismer:
En transkriptionsfaktor er et protein, der, når det kommer ind i kernen , regulerer DNA-transkriptionen, det vil sige læsningen af information fra DNA til mRNA (mRNA-syntese ifølge DNA-skabelonen). Nogle transkriptionsfaktorer ændrer strukturen af kromatin, hvilket gør det mere tilgængeligt for RNA-polymeraser. Der er forskellige hjælpetransskriptionsfaktorer, der skaber den ønskede DNA-konformation til den efterfølgende virkning af andre transkriptionsfaktorer. En anden gruppe af transkriptionsfaktorer er de faktorer, der ikke binder direkte til DNA-molekyler, men kombineres til mere komplekse komplekser ved hjælp af protein-protein-interaktioner.
Translation er syntesen af polypeptidkæder af proteiner ifølge mRNA-skabelonen, udført af ribosomer. Translation kan reguleres på flere måder, herunder ved hjælp af repressorproteiner, der binder til mRNA. Der er mange tilfælde, hvor repressoren er proteinet kodet af dette mRNA. I dette tilfælde forekommer feedbackregulering (et eksempel på dette er undertrykkelsen af syntesen af enzymet threonyl-tRNA-syntetase).
Inden for eukaryote gener er der områder, der ikke koder for aminosyrer. Disse områder kaldes introner . De transskriberes først til præ-mRNA under transkriptionen, men skæres derefter ud af et specielt enzym. Denne proces med fjernelse af introner og derefter den efterfølgende sammensyning af enderne af de resterende sektioner kaldes splejsning (tværbinding, splejsning). Splejsning udføres ved hjælp af små RNA'er, normalt forbundet med proteiner, kaldet splejsningsregulatoriske faktorer. Splejsning involverer proteiner med enzymatisk aktivitet. De giver præ-mRNA'et den ønskede konformation. For at samle komplekset ( spliceosomer ) er det nødvendigt at forbruge energi i form af spaltelige ATP-molekyler, derfor indeholder dette kompleks proteiner med ATPase-aktivitet.
Der er en alternativ splejsning . Splejsningsegenskaber bestemmes af proteiner, der er i stand til at binde til RNA-molekylet i regionerne af introner eller områder ved exon-intron-grænsen. Disse proteiner kan forhindre fjernelse af nogle introner og samtidig fremme excision af andre. Målrettet regulering af splejsning kan have betydelige biologiske konsekvenser. For eksempel i frugtfluen Drosophila ligger alternativ splejsning til grund for kønsbestemmelsesmekanismen.
Den vigtigste rolle i reguleringen af intracellulære processer spilles af proteinkinaser , enzymer, der aktiverer eller hæmmer aktiviteten af andre proteiner ved at knytte fosfatgrupper til dem.
Proteinkinaser regulerer aktiviteten af andre proteiner ved phosphorylering - tilføjelse af phosphorsyrerester til aminosyrerester, der har hydroxylgrupper . Fosforylering ændrer normalt proteinets funktion, såsom enzymatisk aktivitet, såvel som proteinets position i cellen.
Der findes også proteinfosfataser – proteiner, der spalter fosfatgrupper. Proteinkinaser og proteinphosphataser regulerer stofskiftet såvel som signalering i cellen. Fosforylering og dephosphorylering af proteiner er en af hovedmekanismerne for regulering af de fleste intracellulære processer.