Постсинтетическая модификация белков в норме
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
·атрагивают его генетического кода, т.е. относятся непосредственно к самому белку, а не являются следствием изменения в нуклеиновых кислотах. Этому процессу поддаются почти все известные белки, но он проходит у всех по-разному.
Целесообразно выделить две основные группы процессов модификации белков:
) процессы, приводящие к появлению дериватов основных 20 аминокислот, т.е. модификации первичной структуры;
) процессы, не связанные с появлением новых аминокислот и ответственные главным образом за изменение конформации или размеров полипептидной цепи.
2. Процессы ковалентной модификации на уровне аминокислотных радикалов
В составе белков, кроме общеизвестных 20 основных кодируемых аминокислот (1 иминокислота), часто обнаруживаются минорные аминокислоты, которых в настоящее время насчитывается около 200. Для минорных аминокислот нет соответствующих кодонов - они химически измененные представители основных аминокислот. Отсутствие необходимых кодонов в генетическом коде делает невозможным прямое включение минорных аминокислот в полипептидную цепь. Поэтому организм использует сложные обходные пути ферментативных модификаций радикалов уже синтезированной полипептидной цепи, которые происходят на нескольких уровнях:
) на уровне аминоацил-тРНК;
) в процессе полимеризации полипептидной цепи (котрансляции);
) после завершения полимеризации первичной полипептидной цепи, внутри клеточных структур (аппарат Гольджи), во внеклеточных пространствах и в русле крови.
Многочисленным модификациям подвергаются боковые радикалы некоторых аминокислот:
в тиреоглобулине йодируются остатки тирозина. Щитовидная железа синтезирует гормоны - йодированные производные тирозина (йодтиронины). Тиреоглобулин - гликопротеин с Мr = 660 кДа, содержащий 115 остатков тирозина. Гормон синтезируется в фолликулах щитовидной железы, на рибосомах шероховатого ЭР, где происходит формирование вторичной и третичной структуры, включая процессы гликозилирования. Из цистерн ЭР тиреогобулин поступает в АГ, включается в состав секреторных гранул и секретируется во внеклеточный коллоид, где происходит йодирование остатков тирозина и образование йодтиронинов. Йодирование осуществляется в несколько этапов (рис. 1).
Образование йодтиронинов происходит в несколько этапов: транспорт йода в клетки щитовидной железы; окисление йода; йодирование остатков тирозина; образование йодтиронинов: транспорт их в кровь. ДИТ - дийодтиронин; Тг - тиреоглобулин; Т3 - трийодтиронин, Т4 - тироксин.
Рис. 1. Схема синтеза йодтиронинов
В ферментах свертывания крови карбоксилируются остатки глутамата. Карбоксилирование осуществляет карбоксилаза, коферментом которой служит восстановленная форма витамина К (рис. 2). Этот процесс посттрансляционной модификации протекает в ЭР гепатоцитов. Остатки ?-карбоксиглутаминовой кислоты в FVIIa, IXa, и Xa обеспечивают взаимодействие этих ферментов посредством Са2+ с отрицательно заряженными фосфолипидами клеточной мембраны.
Рис. 2. Посттрансляционное карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты
3. Процессы, не включающие образование дериватов аминокислот
постсинтетический белок аминокислота карбоксилирование
К этой группе следует отнести модификацию путем протеолиза, а также физико-химические процессы, в результате которых изменяется конформация.
Частичный протеолиз. Многие белки, секретируемые из клетки, первоначально синтезируются в виде молекул-предшественников, функционально неактивных. Удаление части полипептидной цепи специфическими эндопротеазами приводит к образованию активных молекул. Некоторые белки-предшественники расщепляются в ЭР или АГ, другие после секреции. Так, неактивные предшественники секретируемых ферментов - зимогены - образуют активный фермент после расщепления по определенным участкам молекулы.
Ковалентная модификация. Структурные белки и ферменты могут активироваться или инактивироваться в результате присоединения различных химических групп: фосфатных, ацильных, метильных, олигосахаридных и других. 13 кодируемых аминокислот (включая пролин) дают хотя и разнообразные, но в общем однотипные дериваты. Для других аминокислот последние в составе белков не известны, хотя и встречаются в составе пептидов. Триптофан не модифицируется. Некоторые аминокислотные остатки в большей мере подвержены модификации, например лизин, серин, треонинн, цистеин, гистидин, тирозин, другие - меньше.
Описываемые процессы можно разделить на три группы.
. Модификация обратима (например, при фосфорилировании - дефосфорилировании, лежащем в основе регуляции активности ферментов). Обычно при этом происходят локальные изменения конформации или взаимодействий между субъединицами.
. Модификация носит необратимый характер. В этих случаях лигандированные аминокислоты имеют значение либо для образования простетической группы, либо для окончательной конформации белков. Так, гидроксилирование пролина, приводящее к появлению оксипролина, как и гидроксилирование лизина, имеет решающее значение для формирования эластина и коллагена.
. Дериват появляется в составе физиологически активного полипептида или аминокислоты, возникающего в организме в результате биосинтеза белка-предшественника, который затем подвергается протеолизу.
Метилирование - один из наиболее широко распространенных процессов, связанн?/p>