Постсинтетическая модификация белков в норме
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
Реферат
на тему:
Постсинтетическая модификация белков в норме
Ижевск 2011 г.
Введение
Механизм биосинтеза белков со всем многообразием их биологической активности и видовой специфичности был одной из крупнейших проблем в истории биохимии. В течение многих лет невозможно было ответить даже на очень простые вопросы относительно белкового синтеза. Например, образуются ли белки сразу как одно целое или же создаются путем сборки из множества коротких предварительно синтезированных пептидов? Или такой вопрос: может быть, все белки клетки образуются из одного длинного полипептида-предшественника в результате специфических изменений его боковых групп?
В начале развития матричной теории биосинтеза белков существовало понятие один ген - один белок. Ген как единица наследственности приобрел точный молекулярный образ. Последовательность аминокислот в белке определяется последовательностью нуклеотидов, входящих в состав ДНК. Однако по мере изучения проблемы биосинтез белка и понятие гена предстают более сложными явлениями и пользоваться простым определением становится некорректным. Создание элементарной функциональной единицы организма - белка, оказалось комплексным процессом, который кроме формирования кода включает в себя три категории явлений:
. Разобщение синтеза белков и функционирования нуклеиновых матриц путем введения адапторного механизма - транспортных или адапторных РНК;
. Регуляция синтеза белков на уроне гена, которая включает не только экспрессию и репрессию структурного гена (цистрона), но и его перестройку. В том числе и за счет создания специфических информационных РНК;
. Постсинтетическая модификация, проходящая как котрансляция или внерибосомальный процесс.
Сегодня мы знаем, что процесс белкового синтеза протекает в 5 основных этапов, каждый из которых требует ряда компонентов. В табл. 1 перечислены компоненты, необходимые для синтеза белка в E. Coli и других прокариотах (белковый синтез эукариот несколько отличен).
Таблица 1. Компоненты, необходимые для осуществления 5 основных этапов полипептидного синтеза в E. Coli
ЭтапНеобходимые компоненты1. Активация аминокислот20 аминокислот 20 аминоацил-тРНК-синтетаз 20 или больше тРНК АТР, Mg2+2. Инициация полипептидной цепимРНК N-формилметионил-тРНК Инициирующий кодон в мРНК (AUG) 30S-рибосомная субчастица 50S-рибосомная субчастица GTF, Mg2+ Факторы инициации (IF-1, IF-2, IF-3)3. ЭлонгацияФункциональная 70S-рибосома (инициирующий комплекс) Аминоацил-тРНК, соответствующие кодонам мРНК GTF, Mg2+ Факторы элонгации (Tu, Ts и G) Пептидилтрансфераза4. ТерминацияАТР Терминирующий кодон в мРНК Факторы освобождения полипептида (R1, R2, S)5. Сворачивание и процессингСпецифические ферменты и кофакторы, удаляющие инициирующие остатки и сигнальные последовательности, модифицирующие концевые остатки, присоединяющие к ферментам простетические группы, осуществляющие ковалентную модификацию R-групп определенных аминокислот за счет присоединения фосфатных, метильных, карбоксильных или углеводных остатков.
Биосинтез у эукариот отличается от аналогичного процесса прокариотов следующими особенностями:
. рибосома имеет большие размеры (80S);
. в процесс включено большее число инициирующих белковых факторов;
. метионил не соединен с формилом;
. наличие кэп-структуры: 7-метилгуанозил(5) 2-0-метилированного нуклеозидного остатка;
. РНК моноцистронна по своей природе.
Однако как у прокариотов, так и эукариотов в образовании инициирующего комплекса принимает участие ГТФ=ГДФ.
Сложность процесса трансляции, с одной стороны, сочетается с надежностью выполнения конкретной функции, а с другой - предоставляет большие возможности для появления аномальных пептидов и даже белков. В клетке имеются специальные системы протеаз, уничтожающие аномальные белки, что предохраняет клетку от возможных нарушений жизнедеятельности.
Первичный полипептид только в наиболее простейших случаях является уже готовой формой, а чаще пробелком, который становится функциональной единицей лишь после существенной переработки в системе постсинтетической модификации.
Описано более 100 различных посттрансляционных модификаций белков. Роль большинства этих модификаций не выяснена; некоторые из них случайны и, по-видимому, не имеют функционального значения, но есть и такие, которые важны для жизни клетки, так как они тщательно контролируются специфическими ферментами. Рассмотрим этот процесс более подробно.
1. Общие закономерности постсинтетической модификации белков
Полипептидная цепь может подвергаться структурным модификациям, либо будучи еще связанным с рибосомами, либо после завершения синтеза. Эти конформационные и структурные изменения полипептидной цепи получили название посттрансляционных. Они включают удаление части цепи, ковалентное присоединение одного или нескольких низкомолекулярных лигандов, приобретение белками нативной конформации.
Таким образом, постсинтетическая модификация - это процессы, приводящие к тому, что новосинтезированная цепь полипептида приобретает биологически активную конформацию. Этим термином также обозначают все сложные процессы формирования белка, которые не ?/p>