Посттрансляционные изменения

Посттрансляционные модификации (Posttranslational modifl ations) Изменение структуры белковых молекул после завершения их синтеза рибосомами. К таким модификациям относятся фосфорилирование, гликозилирование, окисление цистеина, отщепление сигнальных последовательностей и т.д. [c.557]

Общим фундаментальным механизмом, посредством которого реализуются биологические эффекты вторичных мессенджеров внутри клетки, является процесс фосфорилирования — дефосфорилирования белков при участии широкого разнообразия протеинкиназ, катализирующих транспорт концевой группы от АТФ на ОН-группы серина и треонина, а в ряде случаев—тирозина белков-мишеней. Процесс фосфорилирования представляет собой важнейшую посттрансляционную химическую модификацию белковых молекул, коренным образом изменяющую как их структуру, так и функции. В частности, он вызывает изменение структурных свойств (ассоциацию или диссоциацию составляющих субъединиц), активирование или ингибирование их каталитических свойств, в конечном итоге определяя скорость химических реакций и в целом функциональную активность клеток. [c.290]

Полипептид СЗ относится к белкам с необычными посттрансляционными изменениями структуры. Расположенные на близком расстоянии остатки цистеина и глутамина образуют за счет элиминации аммиака метастабильную внутреннюю тиоэфирную связь. Электрофильная (акцептирующая электроны) карбонильная группа (—С" =0) этого тиоэфира чувствительна к атаке нуклеофильных групп (доноры электронов), в том числе амино- и гидроксигрупп приближающихся белковых и углеводных молекул. Таким образом, СЗ способен ковалентно связываться с этими молекулами (рис. 4.5). [c.65]

Посттрансляционные изменения как регуляторы направленного потока генных продуктов [c.357]

Все эти модификации происходят по мере того, как белки движутся от мембраны ЭР через аппарат Гольджи к плазматической мембране клетки [33, 67, 89]. Олигосахаридные модификации происходят в ЭР и аппарате Гольджи. Ацилирование жирными кислотами идет, вероятнее всего, в ЭР, а протеолитическое превращение р62 в Е2 и ЕЗ — в пузырьках Гольджи [6] и, возможно, также в плазматической мембране. Модификации катализируются клеточными ферментами аналогичные посттрансляционные изменения претерпевают невирусные клеточные гликопротеины и секретируемые белки. Как указывалось выше, олигосахариды влияют на конформацию белка. Не исключено, что ацилирование жирными кислотами повышает стабильность белка в мембране и существенно влияет на образование участков взаимодействия между гликопротеинами и нуклеокапсидом или на расположение соответствующих липидов вокруг этих белков [73]. Протеолитическое превраще- [c.356]

Для понимания многих аспектов организации структуры белка важно иметь представление о его физиологической судьбе на протяжении всего цикла от синтеза до разрушения. Это особенно важно для тех белков, которые претерпевают посттрансляционные (вторичные) модификации, т. е. изменения в системе ковалентных связей после их синтеза на рибосоме. [c.71]

Одна из трудностей сопряжена с тем, что не все изоферменты данного фермента, обнаруженные в изучаемой популяции, непременно обусловлены изменчивостью аллелей в локусе, кодирующем этот фермент. Альтернативная гипотеза состоит в том, что разные изоферменты могут быть результатом широких модификаций одного фермента под действием продуктов активности других генов. Это явление называют посттрансляционной модификацией (рис. 9.15). Такая посттрансляционная модификация обладает многими чертами, присущими единичному локусу со многими аллелями 1) она наследуется 2) при наличии нескольких активных модифицирующих локусов может образоваться очень много вариантных форм фермента 3) если модифицирующие локусы действуют независимо (т. е. вызывают изменение различных свойств фермента), то их эффект будет мультипликативным, что приведет к асимметричному распределению по частоте, при котором обьгчных вариантов будет мало, а редких — много. Именно такая картина наблюдается чаще всего. [c.239]

Как было упомянуто выше, у микроорганизмов существует постоянно действующая система деградации аномальных белков. Такие белки появляются в клетке в результате мутаций, ошибок биосинтеза (преждевременная терминация, замены аминокислот, включение аналогов) или посттрансляционных повреждений (ограниченный протеолиз). Следовательно, аномальные белки отличаются от нормальных клеточных белков размером и аминокислотным составом. Предполагают, что возникающие при этом изменения в третичной структуре и появление гидрофобных участков на поверхности белковых молекул повышают их чувствительность к действию специфических протеиназ. [c.52]

Отличие этого механизма регуляции от посттрансляционной модификации (на уровне биосинтеза белков) состоит в обратимости процесса и отсутствии изменения длины полипептидной цепи. Кроме того, и это особенно важно отметить, обе формы — моди -фицированная и немодифицированная — активны, хотя и различаются по величине активности н/или по регуляторным свойствам. [c.93]

Молекулярные механизмы, лежащие в основе модуляции эффективности синаптической передачи, в которых важную роль Ифают рецепторные процессы, имеют альтернативу. С одной стороны, это изменение чувствительности (сродства) к рецептору, с другой — увеличение или снижение количества активных рецепторов на мембране. Заслуживают внимания и гипотезы, касающиеся посттрансляционной модификации нейрорецепторов, которая позволяет изменить количественные параметры их функционирования. [c.261]

Таким образом, имеющиеся в настоящее время данные позволяют констатировать, что низкотемпературное воздействие и закаливание к холоду приводят к значительным изменениям в содержании белков растений. Эти изменения в содержании белков отражают сдвиг баланса их синтеза и распада, что отражается на появлении или исчезновении ряда компонентов на электрофореграммах белковых смесей, выделенных из растений после гипотермии (Браун, 1983). В связи с этим представляется интересным рассмотреть изменения на посттрансляционном уровне, связанные с воздействием гипотермии. [c.79]

Перенос белка от места синтеза к месту сборки мембраны обычно сопровождается посттрансляционными изменениями его структуры. Многие мембранные белки, особенно предназначенные для плазматической мембраны эукариотических клеток, подвергаются гликозилированию. N-Гликoзилиpoвaниe проходит через две основные стадии (рис. 319). Начальная стадия протекает в полости эндоплазматического ретикулума и представляет собой перенос [c.588]

Синтез и созревание коллагена представляют собой сложный многоэтапный процесс, который начинается в клетке, а завершается во внеклеточном пространстве (рис. 7.1). Он включает в себя ряд посттрансляционных изменений гидроксилирование пролина и лизина, гликозилирование гидроксили-зина, отщепление N- и С-концевых пептидов. Благодаря этим изменениям появляются дополнительные возможности для стабилизации цепей в молекуле тропоколлагена [c.163]

Б. Дефекты ферментов, участвуюших в посттрансляционных изменениях коллагена. [c.168]

ЭКСПРЕССИЯ ГЕНА, программируемый геномом процесс биосинтеза белков и(или) РНК. При синтезе белков Э. г. включает транскрипцию - синтез РНК с участием фермента РНК-полимеразы трансляцию - синтез белка на матричной рибонуклеиновой кислоте, осуществляемый в рибосомах, и (часто) посттрансляционную модификацию белков. Биосинтез РНК включает транскрипцию РНК на матрице ДНК, созревание и сплайсинг. Э. г. определяется регуляторными последовательностями ДНК регуляция осуществляется на всех стадиях процесса. Уровень Э. г. (кол-во синтезируемого белка или РНК) строго регулируется. Для одних генов допустимы вариации, иногда в значит, пределах, в то время как для других генов даже небольшие изменения кол-ва продукта в клетке запрещены. Нек-рые заболевания сопровождаются повышенным уровнем Э.Г. в клетках пораженных тканей, напр, определенных белков, в т. ч. онкогенов при онкологич. заболеваниях, антител при аутоиммунных заболеваниях. [c.413]

Изоэлектрическое фокусирование обладает наивысшей разрешающей способностью, когда-либо достигавшейся при разделении белков цо зар5 дам [58—64, 92]. Этот метод позволяет разделить белки, велйчины р/ которых различаются всего на 0,01 ед. pH. Иногда Для такого разделения бывает достаточно различия между двумя структурами на одну заряженную группу. При помощи метода изоэлектрофокусирования можно также обнаружить другй различия в зарядах, которые, строго говоря, не связаны с макроскопической егомогенностью белков. Вот некоторые из факторов, обусловливающих такие различия посттрансляционная модификация первичной структуры (например, дезамидирование), связывание лигандов, химическая модификация, вариации в небелковых компонентах, например липидах, углеводах и других простетических группах, ассоциация и диссоциация, изменения окислительно-восстановительного состояния металлоферментов. Если при анализе картины изоэлектрофокусирования иметь в виду эти факторы, то полученные данные могут приобрести дополнительную ценность, поскольку в принципе они позволяют обнаружить микрогетерогенность белковых структур. В настоящее время метод изоэлектрического фокусирования применяют в сочетании с другими электрофоретическими методами, например в сочетании с электрофорезом в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия, для получения двумерных карт разделяемых компонентов. В одном направлении производят разделение белков в соответствии со значениями их рД а в другом — в соответствии с размерами их молекул, т. е. в соответствии с их молекулярными массами. При помощи этих методов можно охарактеризовать смеси, содержащие тысячи белков [94]. Еще несколько лет тому назад разделение с таким высоким разрешением было просто немыслимо, а в настоящее время этот метод анализа находит все более широкое и все более успешное применение в различных биохимических исследованиях. [c.126]

Регуляция активности амидгидролаз может осуществляться как на уровне их биосинтеза, так и на посттрансляционном уровне. В этой главе мы рассмотрим лишь второй тип регуляции, причем рассмотрим возможности изменения активности этой группы ферментов как 1п vivo, так и в энзимологических экспериментах вне организма. [c.206]

Важную роль в регуляции транскрипции генов могут играть, наконец, процессы фосфорилирования, метилирования и, возможно, дру1 ие посттрансляционные модификации негистоновых белков хроматина. Заметные изменения в наборах фосфорили-руемых и метилируемых негистоновых белков наблюдаются в ядрах нейронов и глиальных клеток неокортекса крыс в первые недели постнатального онтогенеза. При этом главное различие между ядрами нейронов и глиальных клеток состоит в большем метилировании группы специфических для нейронов негистоновых белков -100 кД. В ядрах нейронов и глии мозга мышей обнаружены протеинкиназная и метилазная активности, значительная часть которых прочно ассоциирована с хроматином. [c.18]

При другом посттрансляционном процессе изменяются сами аминокислоты. Несколько таких примеров показано на рис. 2.6. В ряде случаев функциональное и структурное значение этих процессов неизвестно. Однако такое изменение, как образование заряженной группы у серина в результате его фосфорилирования, может существенно повлиять на локальную структуру белка. Некоторые из этих модификаций представляют только первый этап в более сложных перестройках белковой молекулы. Например, многие белки содержат ковалентно связанные углеводные остатки, начиная от одной-двух молекул сахара, локализованных в одном месте, и кончая множеством крупных олигосахаридных включений. Некоторые из известных способов присоединения углеводов изображены на рис. 2.6. Наиболее предпочтительными местами таких присоединений являются оксиами-нокислоты. Структурные последствия присоединения углеводов и формирования таким образом гликопротеидов еще недостаточно ясны. Олигосахариды чрезвычайно гидрофильны, что может оказывать известное влияние на свойства комплекса. Многие мембранные белки содержат значительное количество связанных сахаров. Быть может, углеводы, имеющие сильное сродство к водной фазе, обеспечивают вытягивание углеводсодержащей части белка из липидного бислоя. [c.60]

Большинство известных белков первоначально синтезируется в виде предшествеников, которые затем подвергаются модификации. Процессинг включает весь цикл изменений от образования структур молекул до их функционирования. В процессинге белка при образовании функционально активных продуктов могут участвовать протеазы. Посттрансляционные модификации белка могут осуществляться также за счет гликозилирования, присоединения углеводного компонента. [c.69]

Зеленый флуоресцирующий белок и его производные. Первоначально обнаруженный в медузе GFP синтезируется и другими морскими организмами. У медузы этот белок осуществляет смещение спектра биолюминесценции из голубой области в зеленую, что сопровождается повышением квантового выхода, уменьшением светорассеяния и распространением света на большие расстояния. Полипептидная цепь GFP построена из 238 а.о. молекулярной массы 27 кДа и организована в 11-цепочечный (3-ствол, внутри которого находится а-спиральный участок (рис. 52, б). Хромофор GFP представляет собой 4-(п-гидроксибен-зилиден)-имидазолидин-5-он, образуемый в результате посттрансляционной модификации полипептидной цепи, в которой участвуют аминокислотные остатки Ser-65, Туг-66 и Gly-67. Образование хромофора происходит в два этапа реакции циклизации между этими аминокислотными остатками и последующего окисления с участием молекулярного кислорода. Путем укорачивания полипептидной цепи было показано, что, за небольшим исключением, для функционирования белка важны все его аминокислотные остатки. Изменение полипептидной цепи GFP с помощью мутаций позволяет повышать или понижать стабильность белка, увеличивать эффективность образования его хромофора и получать молекулы с новыми спектральными характеристиками, представленными в табл. 12. [c.387]

Дпутой практически важной проблемой является конструирование продуцентов лекарственных препаратов полипептидно-т о строения. Дело в том, чтс многие животные белки при их синте ,е в бактериальных или дрожжевых клетках неправильно модифицируются и/или приобретают измененную пространственную структуру, в связи с чем проявляют слабую активность либо вообще неактивны. Например, оахтерии не могут осуществлять г г1 ие посттрансляционные модификации эукариотических бел-. ов, как гликозилирование, фосфорилирования, точное образование дисульфидных связей, специфический протеолиз, олигомеризацию и т. п. [c.390]

Используя табл. 3.7 об изменении структуры пептидных цепей при образовании функционально активных молекул НЬА, инсулина и тропоколлагена типа 1, определите характер посттрансляционных модификаций полипепти-дов-предшественников. Подберите к каждому типу посттрансляционных модификаций пункта 10 темы 3.5 соответствующие ответы. [c.77]

При недостаточном поступлении витамина С с пищей у человека, обезьян и морских свинок развивается специфическое заболевание—умнго. Болезнь выражается в повышении проницаемости и хрупкости кровеносных сосулов, вследствие чего возникают спонтанные кровоизлияния и характерные изменения костей и зубов зубы быстро разрушаются, расшатываются и выпадают. В основе этих явлений лежат нарушения синтеза склеивающего межклеточного белка— коллагена вследствие ослабления его посттрансляционной модификации (см. гл. VII), выражающейся в торможении окисления радикалов пролина и лизина в радикалы ок-сипролина и оксилизина соответственно. В результате синтезируется нефибриллярный коллаген. Это и вызывает патологические изменения сосудистых стенок и опорных тканей. Биосинтез аскорбиновой кислоты не происходит также у некоторых птиц (семейство воробьиных) и у ряда видов летучих мышей. [c.171]

Челночные плазмиды на основе генетических элементов EBV могут быть использованы для клонирования и экспрессии генов в культурах клеток человека в целях пол5 ения белковых продуктов, максимально соответствующих природным белкам человека. Они позволяют также исследовать влияние разных культур клеток на уровень экспрессии клонированных генов и природу продуцируемых ими полипептидов (конформацию, посттрансляционную модификацию, специфический транспорт и др.). Мутагенез генов и экспрессия этих измененных вариантов в составе EBV-векторов позволяет проводить тонкий молекулярно-генетический анализ их функционирования. [c.390]

Помимо посттрансляционных модификаций в клетках насекомых обычно происходит и правильная (соответствующая природной) укладка чужеродных белков. Например, В. Мэрфи с соавторами (1990 г) сконструировали гибридный A NPV, детерминирующий синтез химерного белка, состоящего из доменов двух протек-тивных белков малярийного плазмодия. Причем антигенные свойства химерного белка в значительной степени зависят от правильного образования дисульфидных связей между остатками цистеина и укладки полипептидной цепи. Это обусловлено, в частности, тем, что одна из иммуногенных детерминант химерного белка является конформационной, т. е. очень чувствительной к изменению третичной структуры белка. Синтез в клетках Е. соИ не позволил получить полноценный белок, и он был слабоиммуногенен. В клетках же насекомых продуцируемый белок подвергался правильной укладке с образованием дисульфидных связей, что значительно усиливало его иммуногенные свойства. Данный искусственный белок можно рассматривать как потенциальную субъединич-ную вакцину против малярии. [c.421]

В отличие от посттрансляционной модификации белков, действующей на стадии их биосинтеза, способ регуляции активности ферментов путем обратимой ковалентной модификации характеризуется обратимостью и отсутствием изменения длины нолипеп-тидной цепи. Этот механизм более изучен у эукариот. Например, хорошо известна регуляция путем фосфорилирования и дефос-форилирования активности гликогенфосфорилазы (КФ 2.4,1.1) и гликогенсинтазы (КФ 2.4.1.11). [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология