химический каталог




МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ (от позднелат. modificatio-изменение) биогенная, происходит после завершения трансляции матричной рибонуклеиновой кислоты, или мРНК, (синтез белка на мРНК-матрице) или до ее завершения. В первом случае МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВб. называют п о с т т р а н с л я ц и о н н о й, во втором -к o т р а н c л я ц и о н н о й. Осуществляется благо даря реакциям различные функциональных групп аминокислотных остатков, а также пептидных связей и обусловливает конечную форму белковой молекулы, ее физиол. активность, стабильность, перемещения внутри клетки.

Внеклеточные (секретируемые) белки, а также многие белки цитоплазматических мембраны и различные внутриклеточных ком-партментов (обособленных участков клетки) подвергаются гликозилированию, в результате которого образуются глико-протеины. Наиб. сложно организованы маннозосодержащие цепи, присоединенные к полипептидам N-гликозидной связью. Начальная стадия формирования таких цепей протекает котрансляционно по схеме:


Dol-долихол (полипренол), Dol—Р—Р-долихолпирофосфат, Glc-глюкоза, GlсNАс-N-ацетил-D-глюкозамин, Маn-манноза

Последующей стадии осуществляются посттрансляционно с участием несколько ферментов, локализованных в разных субклеточных компартментах. Так, для G-белка вируса везикулярного стоматита, гликозидные цепи которого построены из 15 углеводных остатков, установлена такая последовательность событий. Сначала в эндоплазматических ретикулуме происходит в две стадии отделение терминальных остатков глюкозы с участием двух разных глюкозидаз. Затем ман-нозидазы (I и II) удаляют 6 остатков маннозы, а N-ацетил-D-глюкозаминтрансфераза осуществляет присоединение трех остатков GlcNAc к остаткам маннозы гликопротеина. Наконец, в комплексе Гольджи с этими остатками связываются с участием соответствующих трансфераз остатки фукозы, галактозы и сиаловой кислоты. Моносахаридные остатки могут подвергаться фосфорилированию, сульфированию и др. модификациям.

Гликозилированию секретируемых белков предшествует протеолитич. процессинг - отделение от N-конца поли-пептидной цепи "сигнальной" последовательности аминокислот. В эукариотич. клетках (клетки всех организмов, за исключением бактерий и синезеленых водорослей) этот процесс осуществляется контрансляционно, в прокариотич. клетках (клетки бактерий и синезеленых водорослей) он может протекать посттрансляционно. Наиб. распространенные сигнальные последовательности включают 23 аминокислотных остатка. Характерные особенности этих последовательностей -наличие на конце короткого положительно заряженного участка, за к-рым следует гидрофобный участок, содержащий от 7 до 14 аминокислотных остатков. Сигнальные последовательности завершаются консервативным по длине (5-7 остатков) гидрофильным участком, на С-конце которого чаще всего находятся остатки аланина, глицина, серина, треонина, цистeина или глутамина.

Почти все функцион. классы внеклеточных белков (ферменты, гормоны, иммуноглобулины и др.) содержат ди-сульфидные связи. Они образуются из групп SH цистенна в ходе многостадийного процесса с участием фермента ди-сульфидизомеразы. На его ранних стадиях появляется значительной количество "неправильных" дисульфидных мостиков, которые ликвидируются в результате тиол-дисульфидного обмена, в котором, по-видимому, участвует цистамин (H2NCH2CH2S)2. Предполагают, что такой "перебор" связей происходит до тех пор, пока не возникает наиболее стабильная третичная структура, в которой дисульфидные мостики "захоронены" и вследствие этого недоступны реагентам.

К наиболее распространенным модификациям внутриклеточных белков относятся фосфорилированис и дефосфорилиро-вание по группе ОН остатков серина, тирозина и треонина, которые осуществляются с участием ферментов протеинкиназ и фосфатаз по схеме:


АТФ - аденозинтрифосфат, АДФ - аденозиндифосфат, Р -фосфорная кислота или ее остаток

Фосфорилирование сопровождается активацией или инактивацией ферментов, например гликозилтрансфераз, а также изменением физических-химический свойств неферментных белков. Обратимое фосфорилирование белков контролирует, например, такие важные процессы, как транскрипция и трансляция, метаболизм липидов, глюконеогенез, мышечное сокращение.

Белки митохондрий и хлоропластов, кодируемые ядерными ДНК, имеют на N-конце избыточные аминокислотные последовательности, которые избирательно направляют поли пептидные цепи в определенные компартменты органелл, после чего отщепляются в результате протеолиза с участием специфический эндопептидаз. Избыточные последовательности предшественников митохондриальных белков существенно различаются по кол-ву аминокислотных остатков; их может быть от 22 до 80. Короткие последовательности характеризуются высоким (20-25%) содержанием положительно заряженных аминокислотных остатков, равномерно расположенных по полипептидной цепи. Длинные последовательности включают дополнительно участок, состоящий из гидрофобных аминокислот, который "заякоревает" предшественник в липидном бислое митохондриальных мембран.

Известны предшественники для ряда гормонов (например, для гастрина, глюкагона и инсулина), которые переходят в активную форму посредством расщепления полипептидной цепи в участках, содержащих два последовательно расположенных остатка основных аминокислот (аргинин и лизин). Расщепление осуществляется с участием специфический эндопептидазы, действующей в ансамбле со вторым ферментом, имеющим карбоксипептидазную активность. Последний удаляет остатки концевых основных аминокислот, завершая превращаются пептида в активный гормон. К белкам, подвергающимся протеолитич. активации, относятся также протеиназы (пепсин, трипсин, химотрипсин), альбумины, проколлаген, белки системы свертывания крови и др. В некоторых случаях неактивные формы ферментов (зимогены) необходимы для временной "консервации" ферментов. Так, зимогены трипсина и химотрипсина (соответственно трипсиноген и химотрипсиноген) синтезируются в поджелудочной железе, секретируются в тонкий кишечник и только там под действием специфический ферментов превращаются в активную форму.

Широкий круг белков (гистоны, миозин, актин, рибо-сомальные белки и др.) метилируются посттрансляционно по остаткам лизина, аргинина и гистидина (N-метилирова-ние), а также по остаткам глутаминовой и аспарагиновой кислот (О-метилирование). В качестве метилирующего агента обычно выступает S-аденозилметионин.

В некоторых эукариотич. клетках более половины растворимых белков ацетилированы по N-концу. Этот процесс может осуществляться ко- и посттрансляционно (на схеме обозначено соответственно К. Т. и П. Т.), например:


HSCoA-кофермент А, АсСоА - ацетилкофермент A, Met-метионин, Asp - аспарагиновая кислота

Для пептидов, содержащих от 3 до 64 аминокислотных остатков и секретируемых в различные органы(гастрин, секретин, холецистокинин и др.), обнаружено посттрансляц. амидиро-вание остатка С-концевой аминокислоты (за исключением концевых остатков аргинина и аспарагина).

Некоторые типы модификаций характерны для отдельных белков или небольших групп белков. В частности, в коллагене и несколько др. белках со сходными аминокислотными последовательностями обнаружены 4- и 3-гидроксипролин, а также 5-гидроксилизин. Гидроксилирование остатков про-лина и лизина протекает котрансляционно и имеет важное значение для формирования уникальной структуры коллагена. Гидроксилизин участвует в образовании ковалент-ных сшивок между полипептидными цепями коллагена по схеме:



Ядерные белки (гистоны, негистоновые белки) подвергаются аденозиндифосфатрибозилированию и полиаденозин-дифосфатрибозилированию, в ходе которого аденозиндифос-фатрибозильные остатки переносятся от кофермента ни-котинамидадениндинуклеотида (НАД) к акцепторным белкам:


Эти две реакции различны во многие аспектах. В частности, полиаденозиндифосфатрибозилирование протекает в при-сут. ДНК. Большинство аденозиндифосфатрибозильных групп присоединяется к белкам посредством эфирной связи, образованной группой ОН в положении 5» остатка рибозы и группой СООН С-концевой аминокислоты или глутаминовой кислоты, находящейся внутри полипептидной цепи.

Большое значение имеет карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты с образованием g-карбоксиглутаминовой кислоты в предшественнике протромбина. Эта реакция катализируется витамин К-зависимой карбоксилазой, локализованной в мембранах эндоплазматических ретикулума. Аналогичная реакция протекает при созревании некоторых др. факторов свертывания крови.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
Емкость для хранения сыра TOPOLINO 25х25х15 см 3054583 клубничный
купить землю по новойриге
бухучет курсы упрощенка иркутск
где лучшее обучение в москве на парикмахера

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)