Биологические функции пептидов

Схема 2. Биологические функции пептидов. [c.21]

БеЛки и пептиды занимают особое место среди биологически важных веществ. Они не имеют себе равных по многообразию и спектру выполняемых ими биологических функций и участвуют, по существу, во всех процессах жизнедеятельности. Среди них мы встречаем ферменты, гормоны, антибиотики, токсины, белки-рецепторы и белки-регуляторы белки образуют строительный материал тканей и органов, лежат в основе защитных систем живого организма (антитела, интерфероны и т. п.), являются ключевыми элементами всех биологических транспортных и энергетических систем. Несмотря на то что многие белки уже хорошо изучены, перед исследователем предстают новые неизведанные просторы мира белков, и в этом отношении надо говорить лишь о нашем вступлении в этот удивительный и загадочный мир. Если вы стремитесь найти новый белок, прослеживая его роль по определенной биологической функции, то сейчас все чаще и чаще вам приходится встречаться с белками новых типов, меняющими наши традиционные представления о свойствах белка и принципах проявления его активности. Это и мембранные белки, существующие и действующие в неполярных средах, и белки рецепторных систем, способные к скачкообразному изменению своей пространственной структуры и, наконец, огромные по размеру белки-ансамбли, с молекулярным весом, достигающим многих сотен тысяч. Все это ставит перед исследователем сложнейшие проблемы, заставляет его постоянно обновлять свой методический арсенал, а колоссальные темпы развития современной науки и стремительный прогресс в изучении живой материи обязывают его находить и идентифицировать эти белки точно и в кратчайшие сроки, отводя не так уж много времени для полного распознания всех уровней структурной организации белка. Это естественно, поскольку настоящее изучение белка, подступ к пониманию его функционирования, начинается лишь тогда, когда структура белка уже расшифрована. [c.3]

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ПЕПТИДОВ [c.20]

При обсуждении обратной структурной задачи предполагались известными химическое строение природных олигопептидов и их функции. Это было необходимо для выяснения структурно-функциональной организации таких соединений и поиска для них строгой формулировки проблемы структуры и функции. Однако заранее иметь всю информацию, тем более количественную, о биологической активности пептида совсем не обязательно. Более того, рассмотренный подход целесообразно использовать именно в самом начале исследования, до проведения экспериментальной части. При справедливости предположенных для олигопептидов структурно-функциональных соотношений, которые на современном уровне развития этой области нельзя еще считать строго доказанными (отчасти они имеют эвристический характер), по следующей схеме можно проводить [c.577]

Далее, в силу возрастающего применения физических методов, особенно рентгеноструктурных исследований, ЯМР- и оптической (дисперсия оптического вращения, круговой дихроизм) спектроскопии, акценты были сдвинуты к проблемам топологии этих важных молекул и ее связи с их биологической функцией [114—116]. Другой, в равной мере важной причиной этого сдвига, была высокая степень жесткости циклопептидов по сравнению с их линейными аналогами, что снижало число связанных взаимопревращениями форм и в определенной мере облегчало анализ. Тем не менее эти пептиды все еще в какой-то мере сохраняют гибкость, и часто конформация в кристаллическом состоянии отличается от конформации в растворе. Подробное обсуждение конформаций выходит за рамки этого обзора, но приводятся узловые моменты, касающиеся химических или биологических свойств молекул. [c.313]

За период около 10 лет теоретические исследования конформаций пептидов прошли развитие, начав с расчетов отдельных аминокислотных остатков, затем изучались аминокислотные остатки в составе олигопептидов, взаимодействующие как с ближними участками, так и с боковыми радикалами полипептидного скелета, и далее были исследованы олигопептиды, имеющие важные биологические функции. Некоторые аспекты этих исследований отражены в обзорах [83, 84]. [c.445]

Ввиду многообразия пептидов и белков существует несколько подходов к их классификации. Их можно классифицировать по биологическим функциям, составу, пространственному строению. Важнейшие биологические функции белков перечислены в начале данной главы. [c.376]

Было высказано предположение, что экзоны кодируют определенные автономные элементы укладки полипептидной. цепи, представляющие собой функциональные сегменты белковой молекулы, которые сортируются в процессе эволюции. Если процессы такой перетасовки генетического материала, механизмы которых не рассматриваются, идут по районам интронов, то структура экзонов не изменяется и, следовательно, не нарушаются функциональные свойства отдельных белковых доменов. Экзоны могут соответствовать участкам доменов или отдельным белковым доменам, т. е. тем участкам белковой молекулы, которые можно выделить как пространственно делимые структуры, обладающие определенной биологической функцией. Установление раз.меров экзонов во многих генах показало, что главный класс экзонов имеет раз.меры около 140 п. и., что соответствует 40—50 а. о. в молекуле белка. Большая часть белковых доменов, содержащих в среднем 100—130 а. о., складывается из нескольких элементов вторичной структуры ( су-первторичных структурных единиц), кодируемых отдельными экзонами. М-терминальный участок из нескольких гидрофобных аминокислот (сигнальный пептид) секреторных белков, как правило, также кодируется отдельным экзоном. [c.192]

Интерес к химическому синтезу пептидов обусловлен главным образом возможностью использовать этот синтез, во-первых, для точного определения структуры природных пептидов и, во-вторых, для получения химических аналогов этих последних. Синтетические пептиды весьма широко используются при изучении вопроса о связи между химической структурой и биологической функцией кроме того, некоторые из них находят валяное применение в медицине. [c.51]

Жирные кислоты, содержащие аминные группы, или их производные (аминокислоты) — основные единицы, из которых строятся белки и более простые пептиды, например гормоны и антибиотики, нередко несущие важные биологические функции. Простейшая аминокислота — глицин, или аминоуксусная кислота (2-амино-уксусная кислота) КНа—СНа—СООН. Молекула глицина включает кислую (—СООН) и основную (—ЫНа) группы. Такие вещества называются амфотерными электролитами (амфолитами). Интересно определить условия, в которых проявляются кислые или основные функции аминокислоты. В сильнокислой среде глицин существует в виде МНз—СНа—СООН. При pH 2 от этой частицы отщепляется один ион водорода. Образующая- [c.62]

Сторонники пептидной теории исходили из предпосылки, что состав природных белковых веществ является гораздо более разнообразным, чем состав тех несложных синтетических пептидов или циклических производных, свойства которых обычно использовались для сравнения с белковыми веществами. Все большее и большее внимание привлекал именно биохимический аспект проблемы белка. Основные свойства белковых веществ и их биологические функции связывались с неисчерпаемым разнообразием их строения, разнообразием, которое очень хорошо можно было представить на базе полипептидной теории. [c.115]

Большое количество полученных в последние годы экспериментальных данных свидетельствует в пользу гетерогенности рецепторов АТ II, и в дальнейшем изложении будем исходить именно из этого предположения [379-382]. Полифункциональность АТ II и гетерогенность его рецепторов можно связать с молекулярной структурной организацией гормона, изученной теоретически. Его предрасположенность к реализации ряда функций проявляется в существовании в нативных условиях нескольких близких по энергии и легко переходящих друг в друга пространственных форм. Высокая эффективность и строгая избирательность взаимодействий АТ II с различными рецепторами связаны с тем, что каждая его функция реализуется посредством актуальной только для данного рецептора конформации из состава самых предпочтительных структур свободной молекулы. Таким образом, поиск структурно-функциональной организации АТ II сводится к выяснению для каждой биологической активности пептида актуальной конформации. Для решения задачи в условиях отсутствия необходимых данных о потенциальных поверхностях мест связывания требуется использование дополнительной информации. В качестве такой информации, как правило, привлекаются данные по биологической активности синтетических аналогов природных пептидов. Однако при формировании серии аналогов без предварительного изучения конформационных возможностей как природного пептида, так и его искусственных аналогов в ходе исследования по существу случайным образом ищется прямая зависимость между отдельными остатками аминокислотной последовательности гормона и его функциями. Поскольку стимулированные гормоном аллостери-ческие эффекты возникают в результате не точечных, а множественных контактов между комплементарными друг другу потенциальными поверхностями лиганда и рецептора (иначе отсутствовала бы избирательность гормональных действий), нарушение функции при замене даже одного остатка может быть следствием ряда причин. К ним относятся исчезновение нужной функциональной группы, потеря необходимых динамических свойств актуальной конформации, запрещение последней из-за возникающих при замене остатков стерических напряжений, смещение конформационного равновесия из-за изменившихся условий взаимодействия с окружением и т.д. Следовательно, случайная замена отдельных остатков не приводит к решению задачи структурно-функциональной организации гормонов. Об этом свидетельствует отсутствие в течение нескольких десятков лет заметного прогресса в ведущихся с привлечением множества синтетических аналогов исследованиях зависимости между структурой и функцией АТ II, энкефалинов и эндорфинов, брадикининпотенцирующих пептидов, а также ряда других. Отсюда следует неизбежный вывод о необходимости привлечения к изучению структурно-функциональных отношений у пептидных гормонов специального подхода, который позволил бы отойти от метода проб и ошибок и при поиске синтетических аналогов делать сознательный выбор для их синтеза и биологических испытаний. [c.567]

Двухтомная монография представляет собой уникальный труд в важной и бурно развивающейся области биоорганической химии — химии пептидов. Значение полипептидов определяется теми разнообразными биологическими функциями, которые они выполняют (гормоны, ферменты, антибиотики и др.). Авторам удалось сконцентрировать колоссальный литературный материал, включающий практически все работы по синтезу пептидов с 1950 по 1964 г. (около 3000 работ). В книге рассмотрены последние методические и синтетические достижения химии пептидов, причем основное внимание уделено наиболее современным и перспективным методам. [c.4]

Область органической химии, посвященная изучению структуры и химических свойств соединений, синтезируемых живыми организмами, исключительно велика по объему и чрезвычайно разнообразна. Многие типы природных соединений, рассмотренные в предыдущих главах, например углеводы, аминокислоты, белки и пептиды, а также алкалоиды, были исследованы настолько детально, что описанию их распространения в природе, методов выделения и анализа, установления структуры, рассмотрению их химических реакций, способов синтеза, биологических функций и биогенетических реакций, приводящих к их образованию, посвящены (или могут быть посвящены) целые тома или даже серии томов таков объем наиболее важных областей, связанных с исследованием природных соединений. [c.417]

Рассмотрим особенности химического строения и биологических функций некоторых отдельных представителей природных пептидов. [c.83]

Приведите примеры природных пептидов. Какие биологические функции они выполняют [c.92]

Методы выделения, очистки и аналитические характеристики пептидов описаны подробно в разд. 3.3. Изучение связи между строением и биологической функцией пептидов ведет к познаванию молекулярного механизма их действия. При этом главное внимание обращается на выяснение активного центра и определение аминокислотной последовательности, которая ответственна за рецепторное связывание, транспорт и иммунологическое поведение. Большой практический интерес имеет также модификация природных пептидов для пролонгирования их действия и расширения практического применения. Такого рода исследования можно проводить только тогда, когда соответствующий природный пептид имеется в достаточном количестве. Необходимые для изучения пептиды можно получать путем частичного ферментативного расщепления экзопептидазами или эндопептидазами или же с помощью специфических химических методов расщепления (бромцианом или Ы-бромсукцинимидом) можно также использовать замещение, элиминирование или превращение функциональных групп соответствующих пептидов. Возможности модификации природных пептидов ограничены тем, что часто исследователь располагает лишь нанограммо-выми количествами этих веществ. [c.90]

Нами рассмотрен экспериментальный и теоретический материал, касающийся особенностей структуры и свойств пептидов, которые селективно взаимодействуют с фосфолипидными клеточными мембранами и с хроматином клеточного ядра. Мы преследовали цель выделить те формы межмолекулярных взаимодействий, которые определяют жизненно важные и прежде всего регуляторные биологические функции пептидов. В работе не представлены особенности взаимодействия пептидов с другими биологически важными компонентами живых клеток с углеводами, триглицеридами, стероидами, простагландинами и неорганическими ионами. Перечисленные вазимодействия также важны для саморегуляции живой системы и ее адаптации к окружающей среде. Наше упущение объясняется не столько меньшим вниманием современных исследователей к этим взаимодействиям, сколько достаточно скромными авторскими претензиями объять необъятное . Мы стремились понять и оценить вклад регуляторных пептидов в изменение жизненно важных биологических структур (бислойных фосфолипидных мембран, двойных спиралей ДНК). По-видимому, мы преуспели только в постановке задачи и пришли к определенным концептуальным выводам. [c.185]

Интерес к природным пептидам в значительной степени обусловлен необычно высокой их биологической активностью. Они оказывают мощное фармакологическое действие на множество физиологических функций организма. В то же время были замечены низкая стабильность и быстрый распад их в организме при физиологических значениях pH среды. Все это способствовало развитию исследований как в области препаративного вьщеления природных пептидов из органов и тканей (включая получение биологически активных пептидов из предшественников методами ограниченного протеолиза ряда хорошо известных гормонов), так и в области химического синтеза. Получение ряда биологически активных нейропептидов из гормонов гипофиза, в частности эндорфинов и энкефалинов, наделенных мощным обезболивающим действием (путем связывания рецепторов определенных клеток мозга), в сотни и тысячи раз превосходящим аналгезирующий эффект морфина, описано в главе 8. [c.76]

Применение калориметрии и денсиметрии в биологических исследованиях позволило значительно продвинуться вперед в изучении взаимодействий как между низкомолекулярными веществами (ионы биометаллов, аминокислоты, пептиды, основания нуклеотидов и некоторые другие биомолекулы), так и между биополимерами (белки, липиды, полисахариды) в водных растворах [5, 6, 15-18]. Является чрезвычайно важным, что в этих исследованиях значительное место отведено рассмотрению взаимодействий растворенное вещество-растворитель и установлению роли сольватации в проявлении биологических функций молекул перечисленных выше соединений. [c.5]

Поэтому предложенный Чипенсом "принцип", по крайней мере, не может считаться универсальным. Но главное не в этом. Даже если бы он был справедлив, то и тогда его провозглашение не имело бы смысла из-за большой неопределенности самого понятия квазициклизации. Сказать, что свернутая квазициклическая форма олигопептида является характерной особенностью его структурной организации и ответственна за биологическую функцию - это почти ничего не сказать. Таких структур даже у небольших пептидов может быть много. Например, у тетрапептидной последовательности сближенность Ы- и С-полярных концевых остатков достигается в десятках различных форм основной цепи четырех шейпов. [c.400]

Выяснить локализацию ответственного пептида далеко не просто. Природа редко наделяет интересную с точки зрения экспериментатора структуру какой-либо меткой. Однако такая метка имеется, например, у гем-связывающего пептида цитохрома с. Часть пептида, непосредственно участвующая в осуществлении биологической функции, ковалентно соединена тиоэфирной связью с прос-тетической группой цитохрома. Эта стабильная связь облегчает выделение и анализ этого пептида. Туппи и сотр. [87—91] удалось сравнить последовательности гем-связывающих пептидов, выделен- [c.40]

В зависимости от реличины молекулярной массы различают 1ТИДЫ и белки. Пептиды имеют меньшую молекулярную массу, I белки. В биологическом плане пептиды отличаются от белков тее узким спектром функций. Наиболее характерна для пеп-10В регуляторная функция (гормоны, антибиотики, токсины, гибиторы и активаторы ферментов, переносчики ионов через мбраны и т.д.). Долгое время пептиды считали осколками fiKOB, образующимися в организме. Начиная с середины XX в., гда было расшифровано строение, а затем синтезирован пер-1й пептидный гормон — окситоцин, химия пептидов приобрела [c.313]

Раздел I — Жизненно необходимые соединения (главы 1—9) — содержит сведения об особенностях химического строения, физико-химических свойств и биологических функций соединений, относящихся к основным группам биологически активных веществ аминокислот, пептидов, белков, ферментов, витаминов, биометаллов, макроциклических и линейных тетрапирролов, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот и гормонов. [c.16]

Молекулярная масса белков варьирует от 5 — 10 тыс. до I млн. и более. Сравнительно небольшие молекулы белковой природы (с молекулярной массой условно до 5000) называются пептидами. К пептидам относятся многие природные вещества с вмкными биологическими функциями (схема 2), их синтетические аналоги, а также продукты расщепления белков. [c.20]

В белках, как уже отмечалось, различают несколько уровней простраиствеиной организации, т. е. вторичную, третичную и четвертичную структуры. Хотя эти понятия несколько устарели для белков, а для пептидов ие применяются вообще, ими пользуются ради преемственности, поскольку в конечном счете представляет интерес полное описание пространственного строения данного белка или пептида с точными координатами атомов, со всеми конформацион-ными переходами — в непосредственной связи с выполняемой биологической функцией. [c.82]

Наряду с нейропептидами, к числу которых относятся многие гормоны гипофиза и гипоталамуса, в животном организме функционирует большое число пептидных гормонов, выполняющих самые разнообразные биологические функции. Эти соединения, по существу, аналогичны уже рассмотренным белковым гормонам, и их отличает лишь формвльная принадлежность к классу пептидов. [c.271]

Аминокислоты, ковалентно соединенные друг с другом при помощи пептидных связей, образуют пептиды, которые могут быть получены также как продукты неполного гидролиза полипептидов. Кислотно-основные свойства пептида определяются его концевыми NHj-и СООН-группами, а также входящими в его состав ионизируемыми R-группами. При полном гидролизе пептидов образуются свободные аминокислоты. Взаимодействие аминоконцевого остатка пептида с 1-фтор-2,4-динитробензолом приводит к образованию производного, имеющего характерную желтую окраску. Некоторые пептиды присутствуют в свободном состоянии в клетках и тканях и вьшолняют специфические биологические функции. К ним относятся многие гормоны, антибиотики и другие соединения, обладаюцще высокой биологической активностью. [c.132]

Исследование пространственных, конформационных состояний. иолгипептидных и белковых молекул проводится современными физическими и физико-химическими методами. Вполне понятно, что ценность любого из этих методов будет тем большей, чем точ1нее он позволяет определять пространственное строение белка-фермента, непосредственно связанное с выполняемой последним биологической функцией. Поскольку все ферменты являются асимметрическими системами, растворы которых вращают плоскость поляризации света, то здесь широко используют оптические методы. К ним относятся дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм, т. е. изменение оптических характеристик какого-либо соединения в зависимости от длины волны облучающего света. Для многих ферментов, особенно содержащих металлы, можно применить метод магнитной дисперсии, когда оптическая активность (новая, отличная от естественной) индуцируется сильным магнитным полем (это явление известно под названием эффекта Фарадея). При изменении пространственного строения белков-ферментов в растворе меняются и их оптические характеристики — кривые оптической дисперсии и кругового дихроизма, и на основании этого можно судить о характере происшедших изменений. Широкую популярность в химии ферментов завоевали различные спектральные методы, в частности метод ядерно-магнитного резонанса, регистрирующий поведение ядер некоторых атомов в исследуемом пептиде или белке при наложении сильного внешнего магнитного поля, а также методы инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии и т. п. [c.46]

Взаимодействия ионов металлов с белками, естественно, отличаются от взаимодействий ионов металлов с аминокислотами и пептидами, поскольку в белках группы а-ННг и а-СООН длинных полипептидных цепей разделены ковалентными связями ряда расположенных между ними остатков. Эти взаимодействия отличаются также из-за влияния конформационного состояния пептидной цепи, в результате которого потенциальное место присоединения может блокироваться, а удаленная боковая цепь может оказаться в подходящем месте для образования хелатного кольца. Примерами подходящего расположения боковой цепи лиганда, делающего возможным образование прочного хелата со специфическим ионом металла, могут служить металлопротеины и металлоферменты, в которых сильное взаимодействие между металлом и белком играет решающую и специфическую биологическую роль. Металлопротеины и металлоферменты будут рассмотрены в последующих главах. В этой главе в основном будет обсуждено поведение белков in vitro в присутствии ионов металлов, с которыми они ие обязательно реагируют в природе. Биологическая функция двойных и других описанных здесь комплексов металлов с белками не известна, за исключением комплексов ио а меди (И) с альбумином и ионов цинка с инсулином, для которых было постулировано участие в транспорте и хранении соответственно. [c.274]

В ряде случаев такого рода исследования уже перешли от неизбежного на первых этапах эмпирического поиска к направленному синтезу соединений с аналогичным или модифицированным действием наос-нове достаточно обоснованных концепций. В первую очередь здесь должны быть отмечены работы по изучению механизма действия антибиотика циклосерина и направленному изысканию специфических ингибиторов пиридоксалевых ферментов, проводимые А. Е. Браунштейном, Р. М. Хомутовым, Е. С. Севериным и М. Я. Карпейским. Исследования по выяснению связи между структурой и биологической функцией в ряду антибиотиков-депсипептидов позволили разработать новый то-похимический подход к изучению зависимости между строением и биологическим действием соединений пептидной и депсипептидной природы. Основным итогом этих исследований явилось выяснение причин взаимозаменяемости амидных и сложноэфирных связей в биологически активных пептидах и депсипептидах при полном сохранении анти-бионической активности, продемонстрированное, в частности, на примере антипода энниатина В (М. М. Шемякин, Ю. А. Овчинников, [c.517]

В настоящее время уте определена структура десятков биологически важных пептидов и белков, являющихся гормонами, ферментами, антибиотиками и ядами. Накопленные данные позволяют ставить вопрос о выяснении химических закономерностей в белковых структурах и связи строения белка с биологической функцией, выполняемой им в организ- [c.87]

Проведенные синтезы позволяют уточнить структуру данных природных пептидов и выяснить, какие участки их цепей играют решающую роль в выполнении ими биологических функций. Синтез некоторых природных пептидов, кроме того, представляет собой актуальную проблему в связи с их фармакологическим применением (например, синтез гинер-тензинов). [c.126]

Природные аминокислоты, участвующие в построении молекул пептидов и белков, называют протеиногенными, а аминокислоты, которые не входят в состав белковых молекул, но при этом выполняют определенные биологические функции, называют непротеиногенными. [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология