Шапероны

Изучение структурной самоорганизации позволило сформулировать фундаментальное положение о том, что конформация белковой молекулы отвечает термодинамически равновесному состоянию и, как таковое, не зависит от конкретных внешних условий свертывания белковой цепи (in vivo, in vitro или с помощью шаперонов) и от ее предыстории, т.е. способа получения (биосинтез или химический синтез). Конечная пространственная структура определяется исключительно составом и порядком расположения аминокислот в последовательности. Было доказано, что все необходимые сведения о физиологически активной форме белка заключены в его химическом строении. Трансляция линейной информации в трехмерную структуру возможна, однако только при вполне определенных физиологических условиях (температура, давление, pH, ионная сила, присутствие простетических групп, ионов металла). При их соблюдении сборка осуществляется спонтанно в том смысле, что принятие белком своей равновесной нативной конформации не требует специального [c.81]

Исследования механизма свертывания, отвечающие второму подходу к установлению структурной организации белка, базируются на многочисленных физических, химических и биологических методах исследования, которые дают прямую или косвенную информацию о геометрических, термодинамических и кинетических аспектах процессов денатурации и ренатурации, механизме клеточного синтеза аминокислотной последовательности и взаимодействия белковых цепей с шаперона-ми. В исследованиях этого плана, как и предшествующего, надежда возлагается на то, что в результате анализа экспериментальных данных в конечном счете удастся разработать эмпирические правила, позволяющие предсказывать по известному химическому строению белка основные этапы свертывания, в первом случае, и нативную пространственную структуру, во втором. Далее, предполагается, если эти цели будут достигнуты, то станет ясно не только как возникает физиологически активная конформация, но и почему она возникает, т.е. бу- [c.77]

Стабилизация ферментов природными химическими шаперонами [c.91]

Таким образом, деструкция белковых молекул высокоселективна, и убик-винтин является одним из механизмов этой селективности. Установлено, что в мечении белков для деструкции могут играть роль также шапероны. Некоторые белки имеют время полужизни более чем 20 ч (белки печени — даже несколько дней), а другие — несколько минут. [c.369]

Стабилизация ферментов (модификация структуры в составе комплексов), функции химических шаперонов [c.102]

При небольшом закислении бактерии используют антипорт протонов с Na и К . При скачкообразном падении pH включается синтез специальных шаперонов (белков кислотного шока ). Они предотвращают кислотную денатурацию белков и восстанавливают конформацию уже денатурированных белков. [c.91]

Белки этих семейств сильно отличаются по структуре, но функционально обладают рядом общих характерных особенностей. Как уже отмечалось, к ним относятся узнавание целевого полипептида и участие в его сборке, способность к связыванию и гидролизу АТР, кооперативные взаимодействия шаперонов разных семейств и взаимодействия с другими белковыми факторами, инициация синтеза шаперонов при накапливании частично свернутых белков. [c.421]

Шапероны-70 (места локализации цитоплазма, ядро, эндоплазмати-ческий ретикулум, митохондрии и др.) способны защищать белки от тем- [c.76]

Функции молекулярных шаперонов [193] [c.422]

Рис. 35. Формирование Sl-пили Е. соН по альтернативному шаперо-новому пути. Шаперон СооВ образует периплазматические комплексы с основными компонентами пилей СооА и ooD. Он помогает также стабилизации белка внешней мембраны СооС, который действует как канал для передачи наружу белковой фибриллы, образующей пилю (ВМ — внешняя мембрана)

Рассмотрим подробнее функции наиболее изученных на сегодняшний день шаперонов, принадлежащих семействам белков теплового шока. [c.424]

Описанная модель структурной самоорганизации белка непосредственно отвечает ренатурационному процессу, протекающему в условиях in vitro, когда исходное конформационное состояние молекулы максимально неупорядоченно. Сборка белка в процессе биосинтеза и при содействии шаперонов протекает в принципе по тому же беспорядочно-поисковому механизму и поэтому не требует разработки специальных моделей. Возможность свертывания аминокислотной последовательности до окончания синтеза и отхода от рибосомы в первом случае, и взаимодействие флуктуирующей цепи со специфическими белками во втором ограничивают конформационную свободу неструктурированного белка. В результате уменьшается количество обратимых, непродуктивных флуктуаций, увеличивается вероятность появления бифуркаций и, следовательно, сокращается время сборки. Иными словами, запрещая целый ряд обратимых флуктуаций, шапероны сближают друг с другом бифуркационные точки и тем самым делают процесс самоорганизации нативной конформации белка более эффективным. [c.99]

Семейство шаперонов-60 представляет собой олигомерные белки, содержащие 14 субъединиц, каждая из которых состоит из трех доменов, выполняющих определенную функцию. Верхний (апикальный) домен имеет гидрофобную поверхность, обращенную в пространство между субъединицами. Средний домен соединяет верхний домен с нижним, обладающим АТФазной активностью, т. е. способен гидролизовать АТФ до АДФ и фосфата. Гидролиз АТФ необходим в данном случае для высвобождения белка из шаперонинового комплекса. Механизм действия Ш-60 заключается в следующем. Белок-субстрат, имеющий гидрофобную поверхность, взаимодействует с полостью шаперона, в которой происходит конформационная перестройка субстрата до стабильного состояния (ре-нативация), на которую расходуется энергия АТФ. [c.76]

В процессе укладки синтезированной полипептидной цепи, получившем название фолдинга —формирование нативной пространственной структуры, в клетках происходит отбор из множества стерически возможных состояний одной-единственной стабильной и биологически активной конформации, определяемой, вероятнее всего, первичной структурой. Описан ряд наследственных заболеваний человека, развитие которых связывают с нарушением вследствие мутаций процесса фолдинга (пигментозы, фиброзы и др.). Поэтому в настоящее время пристальное внимание исследователей приковано к выяснению зависимости между аминокислотной последовательностью синтезированной в клетке полипептидной цепи (первичная структура) и формированием пространственной трехмерной структуры, обеспечивающей белковой молекуле ее нативные свойства. Имеется немало экспериментальных доказательств, что этот процесс не является автоматическим, как предполагалось ранее, и, вероятнее всего, регулируется и контролируется также внутриклеточными молекулярными механизмами, детали которых пока полностью не раскрыты. Из клеток выделено несколько классов белков, названных шаперонами, или белками теплового шока, которые располагаются между М-концевым сигнальным пептидом и матричным белком. Предполагается, что основными функциями шаперонов являются способность предотвращать образование из полипептидной цепи неспецифических (хаотичных) беспорядочных клубков, или агрегатов белков, и обеспечение доставки (транспорта) их к субклеточным мишеням, создавая условия для завершения свертывания белковой молекулы. Эти результаты наводят на мысль о возможности существования второй половины генетического кода , определяя тем самым повышенный интерес [c.67]

В заключение этого и двух предыдущих параграфов следует отметить, что сборка многокомпонентных надмолекулярных структур, несмотря на заложенную в их компоненты способность к взаимному узнаванию, скорее всего не является самопроизвольным процессом. В настоящее время накопились факты, указывающие на более сложный, характер образования многосубъединичных белков и нуклеопротеидов, требующих участия вспомогательных белков, которые далее в конечной структуре не присутствуют. Возможно, это относится и к формированию третичной структуры достаточно сложных белков. Установле Ю, что в этих процессах в большинстве случаев, если ие всегда, принимают участие специальные белки, называемые шаперонами. Эти белки были первоначально обнаружены [c.113]

Обсуждается и другая форма активации автолизинов, осуществляющаяся при участии молекулярного шаперона - белка, специфически соединяющегося с автолизином в эквимолярном соотношении и повышающего его сродство к субстрату, что в несколько раз увеличивает активность фермента. [c.83]

Синтез молекулярных шапероное (белки теплового шока и др.) и стабилизация ферментов [c.91]

Элементы системы МОЭ Л. 1, 10] были впервые предложены еще в 1881 г. Лаландом и Шапероном. В настоящее время эта система является одной из наиболее распространенных среди элементов с жидким электролитом. Только в США таких элементов производилось в послевоенные годы более 1,5 млн. шт. ежегодно при емкости каждого элемента от 75 до 1 ООО а ч [Л. 10]. [c.23]

Р- и Ь-колец (у грамотрицательных бактерий), крючка и шапочки , которая прикрывает полый цилиндр начавшего строиться филамента с верхнего конца. Если бы этой структуры не существовало, то синтезируемые на рибосоме субъединицы белка-фла-геллина, подающиеся к вершине филамента через полое внутреннее пространство базального тела и самоорганизующиеся по спирали, пропадали бы в окружающей среде. Таким образом, при синтезе и удлинении филамента белки шапочки , действуя наподобие своеобразных шаперонов, помогают собираться флагел- [c.52]

Денатурация белков возможна не только в модельных условиях, но и в условиях живой клетки. Поскольку из-за высокой концентрации белков во внутриклеточном пространстве осуществляется ассоциация, а затем агрегация денатурированных белковых молекул, то возможность самопроизвольной ренативации белков in vitro затруднена. Для восстановления нативной конформации частично денатурированных молекул в живых организмах существуют специфические белки — шапероны, обнаруженные как белки, активно синтезирующиеся в условиях теплового шока организма. Классификация шаперонов основана на различиях в молекулярной массе их субъединиц. Высокомолекулярные шапероны имеют массу от 60 до 100. Из них наиболее исследованы три семейства родственных белков Ш-60, Ш-70 и Ш-90. Кратко остановимся на особенностях их функционирования. [c.76]

Функционально активные белки образуются в результате посттрансля-ционных модификаций полипептидных цепей. Эти модификации включают частичный протеолиз, реакции карбоксил ирования, фосфорилирования, иодирования, гидроксилирования, ацилирования и гликозилирования. Кроме того, для формирования нативных пространственных структур белков необходимо как образование дисульфидных связей внутри цепи, так и наличие белков — шаперонов, обеспечивающих правильную укладку полипептидных цепей (см. главу 1). При образовании сложных белков протекают процессы высокоспецифичного присоединения простетических групп. [c.371]

Сложность этой проблемы иллюстрируется данными о том, как происходит сворачивание белка в живой клетке. Именно здесь видно, что реализации рассмотренных выше физических закономерностей сворачивания происходит способом, отличным от такового in vitro. В самом деле, в клетке микроокружение полипептидной цепи включает рибосомальные структуры, ферменты, белки шапероны и другие факторы, отсутствующие в растворе. Векторный характер синтеза пептида от N- к С-концу приводит к тому, что сворачивание начинается уже на рибосоме в процессе трансляции немедленно вслед за появлением последовательности аминокислот. Связь С-конца с рибосомой обеспечивает возможность формирования а-спиралей и влияет на скорость образования третичной структуры (Spirin А., 1986). Формирование нативной структуры белка в клетке происходит намного быстрее, чем ренатурация белков в растворе. Все это приводит к выводу о том, что сворачивание последовательности в живой клетке происходит не из состояния стохастического клубка, как при ренатурации в растворе, а осуществляется еще на рибосоме без выхода цепочки в окружающую рибосому среду, т. е. котрансляционным способом. [c.253]

По-видимому, в клетке суш ествуют специальные механизмы (котрансляционное сворачивание, шапероны), которые в полной мере обеспечивают проявление рассмотренных выше физических принципов направленного кооперативного сворачивания белковой последовательности в стабильную нативную конформацию. [c.254]

Качественное изменение ситуации в изучении механизмов свертывания белковых цепей наметилось в самом конце 1980-х годов. Оно вызвано открытием нового класса белковых молекул, существование которых мало кто предполагал, во всяком случае, оно представлялось маловероятным. Их функции в жизнедеятельности клеток заключаются в содействии правильной невалентной сборки других белков, не становясь, однако, компонентами их окончательных физиологически активных структур. Белки этого класса получили название молекулярных шаперонов . Открытие шаперонов вместе с известными ранее, но необобщенными и не привлекшими к себе должного внимания данными поколебало, особенно на первых порах, общепринятую точку зрения на принципы структурной организации белковых молекул. Новые факты неизбежно вели к заключению, что существовавшее представление о свертывании полипептидной цепи in vivo как о самосборке белка, по меньшей мере не совсем точно отражает реальный процесс. Необходимость пересмотра устоявшегося мнения о взаимосвязи между химическим и пространственным строением белковых молекул диктовалась новыми экспериментальными данными, число которых начинает возрастать лавинообразно. Все они свидетельствовали об уменьшении выхода, замедлении скорости и даже полном прекращении сборки трехмерных структур одних белков по мере снижения вблизи рибосом концентрации других белков. Стали известны две группы молекулярных посредников, функции которых в клеточной сборке белковых цепей оказались значительными и разнообразными. Они влияют на скорость свертывания цепи, целенаправленно ускоряя или замедляя созревание нативной конформации, определяют порядок формообразования сложных комплексов, стимулируя реорганизацию белок-белковых взаимодействий в олигомерных структурах, облегчают деградацию неправильно свернутых цепей, стабилизируют, транспортируют и соединяют в соответствующих клеточных компартментах [c.412]

Шаперон ( haperon) — в переводе с английского означает пожилую даму, которая оберегает юную леди при ее выходе в свет. [c.412]

Белки одной группы посредников — это ферменты, катализирующие сборку полипептидной цепи путем образования с ней ковалентных промежуточных комплексов, что сокращает продолжительность случайно-поискового механизма процессов пространственной организации белковых молекул. Белки второй группы — молекулярные шаперо-ны. В принципе они также подпадают под определение ферментов, поскольку влияют лишь на скорость структурной организации белковой цепи, предохраняя ее от неправильных внутримолекулярных и межмолекулярных контактов. Различие в том, что шапероны, во всяком случае уже известные, реализуют свои многочисленные функции только за счет невалентных контактов со свертывающимся белком, не вступая с ним в химические взаимодействия. [c.413]

Участие посторонних белков в сборке, как оказалось, не соответствует традиционному представлению о наличии прямой аналогии между механизмами свертывания полипептидных цепей в искусственных условиях и клетке. Ставшие известными функции молекулярных шаперонов потребовали определенной коррекции давно сформулированного и многократно подтвержденного в опытах in vitro принципа не нуждающейся в каких-либо посредниках самосборки белка. Выяснилось, что это не совсем так. Более того, оказалось, что в сложных клеточных условиях нужны белки, ассистирующие не только котрансляционное и посттрансляционное свертывание полипептидных цепей, но и помогающие транспорту белковых молекул через мембраны, реорганизации, диссоциации и ассоциации белков в олигомерные комплексы, сборке олигомеров внутри органелл и ликвидации белковых повреждений, вызванных стрессовыми и иными внешними воздействиями. [c.420]

Таким образом, если принцип структурной самоорганизации белковых молекул в условиях in vitro может восприниматься в буквальном смысле слова, то в ситуации in vivo он должен обрести более широкое толкование, принимающее во внимание временное участие в сборке белка ферментов (дисульфидных и цмс-транс-изомераз) и молекулярных шаперонов. Первые катализируют процесс за счет химических, ковалентных взаимодействий, а вторые — физических невалентных взаимодействий. И те, и другие не определяют геометрии и динамических свойств нативной конформации, и, следовательно, ее 420 [c.420]

Проблема белка (1997) -- [ c.77 , c.99 ]

Биологическая химия Изд.3 (1998) -- [ c.67 ]

Биологическая химия (2002) -- [ c.113 ]

Проблема белка (1996) -- [ c.412 , c.413 , c.418 , c.419 , c.420 , c.421 , c.422 , c.423 , c.424 , c.425 , c.426 , c.427 , c.428 , c.429 ]

Проблема белка Т.3 (1997) -- [ c.77 , c.99 ]

Искусственные генетические системы Т.1 (2004) -- [ c.121 , c.122 , c.279 ]

Что если Ламарк не прав Иммуногенетика и эволюция (2002) -- [ c.91 , c.196 ]

Биологическая химия (2004) -- [ c.37 , c.138 , c.189 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология