Постсинтетическая модификация белков в норме
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
?ено в различных структурах и вместе с тем характеризуется как строго организованный процесс. Гликозилируются не только первичные аминокислоты (аспарагиновая кислота, серин, треонин, цистин), но и вторичные (гидроксипролин, цистеин и др.) Гликозилирование может также происходить и неферментативным путем.
Амидирование. Осуществляется как по боковым, так и по концевым карбоксильным группам следующих аминокислотных остатков: аспарагиновой и глутаминовой кислоты, глицина, метионина, фенилаланина, пролина, тирозина, серина, валина. Оно встречается значительно чаще в довольно коротких активных пептидах, чем в белках. В белках амидируются главным образом аминогруппы боковых цепей асапарагиновой и глутаминовой кислот.
Глутамин часто входит в состав белка: для него характерно спонтанное дезаминирование, которое зависит от ближайшей аминокислотной последовательности. Ферментативное дезаминирование осуществляется дезаминазами тканей, а также некоторыми протеазами. Концевая глутаминовая кислота за счет внутреннего амидирования в ?-пирролидоновую кислоту, например на конце иммуноглобулиновых цепей.
Частично амидирована и аспарагиновая кислота: скорость ее спонтанного дезаминирования очень мала и также зависит от соседних последовательностей. Существуют теории о том, что этот процесс лежит в основе действия биологических часов. Известна кросс-связь, образующая при реакции аспарагиновой кислоты с ?-аминогруппой лизина.
Гидроксилирование полипептидной синтезируемого коллагена эластина и кератина приводит к появлению 4- или 3-оксипролина, 5-оксилизина и более сложных производных десмозина, лантионина, лизиноаланина и т.п.
Оксипролин входит в состав множества белков. Он встречается в коллагене, эластине, в C1q-компоненте комплемента, в растительных белках и антибиотиках, например в актиномицине. Вместе с тем это вторичная аминокислота, появляющаяся в коллагене в результате гидроксилирования пролинового радикала в длинных цепях проколлагена как перед образованием тройной спирали в соответствии со схемой:
/---------
СО-N< 55 0 54 0 + О 42 0 + альфа-кетоглутарат
\----------
5 0 52 0 53 0 + аскорбат
CO
+ Fe 52+
/---------ОН
СО-N< 55 0 54 0
\---------- сукцинат + СО 42
5 0 52 0 53
CO
Указанный процесс осуществляется в то время, когда полипептидная цепь еще связана с рибосомой, т.е. это - котрансляция. Группа ОН включается под влиянием специфических гидролаз, содержащих большое количество кислых аминокислот с ММ 300-400 кД и состоящих из субъединиц с ММ около 65 кД.
При образовании кросс-связей оксилизина к полипептидным цепям коллагена присоединяются олигосахара.
Модификация путем присоединения металлов. Известно много металлопротеинов, имеющих важное значение в метаболизме. Остановимся только на комплексах с кальцием и железом. Из кальциевых комплексов можно назвать различные низкомолекулярные белки, обладающие сходством в строении. К ним можно отнести парвальбумин, тропонин, кальмодулин и др. Эти белки необходимы для функционирования ферментов, связанных с кальцием, например, фосфодиэстераз, циклических нуклеотидов, фосфорилазы кальциевого насоса эритроцитов, АТФ-азы. Такие белки называются кальмодулинами. Они содержат специфические рецепторные участки, связывающие кальций. В результате его присоединения внутри белка образуется кристаллическая структура, характерная для солей кальция.
Подобное строение имеют некоторые комплексы железа, играющие большую роль в окислительно-восстановительных процессах. Кроме известных гемпротеидов, существуют еще ферродоксин и рубидоксин, содержащие свободное железо. Функция этих белков связана с переносом электрона, они принимают участие в процессах внутриклеточного дыхания.
Пример структуры железосодержащего белка:
\
CO
/
S-----------Fe-S-CH 42 0-CH
/ / \
/ / NH
Fe-+--------S /
Fe---------S
/ /
/ /
S-----------Fe
Факторы, определяющие модификацию. В первичной структуре присутствуют центры, специфические по последовательности, которые узнаются ферментом. Доказано, что модификация радикалов имеет место в районе с характерной аминокислотной последовательностью, например, сАМФ-зависимого фосфорилирования серотонина необходима последовательность Арг-Арг-Х-Сер-Р, а для некоторых фосфорилаз требуется группа Цис-Арг-Х-Х-Сер-Р.
Известно, что модифицирующие ферменты строго локализованы в клеточных структурах. Один и тот же белок может быть модифицирован в зависимости от модифицирующей системы. Эти факты объясняются тем, что модификация тесно сопряжена с транспортом и соответствующими системами, мозаично расположенными и связанными с каким-либо определенным участком цитозоля или органеллами клетки - полисомами, эндоплазматическим ретикулумом, аппаратом Гольджи и др.