Аминокислоты как сигнальные молекулы

Сигнальный пептид, сигнальная последовательность, лидерный пептид (Signal peptide) N-концевой участок белковой молекулы длиной 15—30 аминокислот, обеспечивающий секрецию белка (перенос через мембрану). После секреции этот участок отщепляется от белковой молекулы. [c.560]

Эволюционный переход от одноклеточных организмов к многоклеточным системам и организмам сопровождался разработкой очень сложных механизмов межклеточной коммуникации для согласования поведения всех клеток в пользу общего организма. Возникла система сигнальных эндогенных молекул, главным образом производных аминокислот и пептидов, позволяющая клетке с помощью своей цитоплазматической мембраны и мембранных рецепторов отличать себе подобное клеточное окружение от чужеродного. Эта система межклеточных молекулярных сигналов дает возможность каждой клетке определить свою позицию и координировать с соседями моменты своего деления и апоптоза. Например, дрожжевая клетка существует как индивидуальный организм, но она влияет на пролиферацию сосуществующих с ней дрожжевых клеток. Когда в многоклеточном организме такой локальный общественный контроль за делением клеток не работает, начинается злокачественный рост отдельной ткани, гибельный для всего организма. [c.59]

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]

Выведенные последовательности аминокислот различных молекул НА имели гидрофобные сигнальные пептиды длиной в 15— 18 аминокислот, которые значительно варьируют у разных подтипов вирусов. Даже в пределах подтипов вариация в этом участке исключительно велика. Кроме того, существует два других участка гидрофобных аминокислот в НА первый расположен на амино-конце субъединицы НА2 и высококонсервативен для первых [c.108]

В табл. 13-1 приведены некоторые локальные химические медиаторы, нейромедиаторы и гормоны и указаны места их синтеза, структура и основное действие (большая часть их подробнее рассмотрена в других разделах книги). Видно, что структура сигнальных молекул так же разнообразна, как и их функции. К этим молекулам относятся короткие пептиды, более крупные белки и гликопротеиды, аминокислоты и родственные им соединения, стероиды (вещества, образующиеся из холестерола и весьма сходные между собой по структуре) и производные жирных кислот. [c.247]

Кроме того, в этой главе рассматриваются три типа бифункциональных реагентов. Реагенты первого типа К—О—К содержат две реакционноспособные группировки. При обработке такими реагентами белков образуются внутри- и межмолекуляр-ные связи. Реагенты второго типа имеют аналогичную группировку Н, а также группу А, обладающую специфическим сродством к боковой цепи одной из аминокислот. Благодаря этой группе реагент, сорбируется на определенном участке, например в области связывания, узнавания или на регуляторном участке фермента, а также в областях с иными свойствами, например, на гидрофобных, основных или кислотных, положительно или отрицательно заряженных областях или участках белковой молекулы. Реагенты третьего типа обозначаются 5—О—А или 5—О—Р, где 5 означает сигнальную группировку. При сорбции или химическом связывании такой группировки с участком белковой молекулы она (благодаря изменению окраски, флуоресценции или спинового состояния) передает информацию о своем непосредственном окружении. [c.345]

В живых организмах молекулы N0 образуются в результате окисления аминокислоты аргинина при помощи фермента КО-синтазы и могут регулировать многие биологические процессы. Молекулы N0 служат сигнальными частицами, регулирующими тонус сосудов. Их биологическая активность оказывает влияние на рост и развитие живых существ, на их память и способность к обучению. Они помогают организму бороться с бактериями, раковыми клетками и грибками. [c.404]

Согласно сигнальной гипотезе (1971), необходимая информация о секреции белковых макромолекул находится в молекуле матричной РНК, содержащей сразу вслед за инициирующим кодоном несколько (30—40) триплетов, кодирующих сигнальную (лидерную) аминокислотную последовательность белка. Это своеобразный опознавательный знак белка. Новообразованные полипептидные цепи секретируемых белков, лизосомных ферментов и некоторых интегральных мембранных белков содержат на Ы-конце сигнальный пептид. Как известно, для многих таких пептидов характерна высокая гидрофобность и наличие 1—2 положительных зарядов на Ы-конце пептида, т. е. гидрофобному участку предшествует основная аминокислота. Все это облегчает взаимодействие с полярными группами фосфолипидов и прохождение через гидрофобный слой мембран ЭПР. [c.68]

Если бы все возбуждающие и тормозные сигналы в нервной системе были направлены описанным образом на единичные клетки, можно было бы обойтись очень небольшим числом сигнальных веществ. Однако в действительности в мозгу позвоночных уже обнаружено более 30 таких веществ, в том числе ацетилхолин, аминокислоты [глицин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, у-аминомасляная кислота (ГАМК)], производные аминокислот (норадреналин, дофамин, серотонин и гистамин) и разнообразные пептиды. Это может означать, что многие сигнальные молекулы функционируют не как обычные нейромедиаторы, а как локальные химические медиаторы (нейрорегуляторы), которые, освобождаясь из нервных окончаний, диффундируют на небольшое расстояние и влияют на множество находящихся поблизости клеток. Строго говоря, такая сигнализация не является синаптической (одно окончание-одна клетка-мишень), поэтому для обеспечения специфичности необходимо большое число сигнальных веществ (и комплементарных им рецепторов), как в эндокринной системе. [c.254]

Почему некоторые клетки нашего организма имеют рецепторы к веществам вроде выделяемого из маковых зерен морфина Фармакологи давно подозревали, что морфин может бьггь аналогом какой-то эндогенной сигнальной молекулы, регулирующей настроение и восприятие боли. В 1975 г. из мозга свиньи были выделены два пентапептида с морфиноподобной активностью, получившие название энкефалинов. Вслед за тем из гипофиза были вьщелены эндорфины-более длинные пептиды с аналогичной активностью. Все эти так называемые эндогенные опиаты содержат общую последовательность из четьфех аминокислот и связываются с теми же поверхностными рецепторами, что и морфин (и родственные ему наркотики). Но в отличие от морфина эти вещества после секреции их клетками быстро распадаются и не накапливаются в таких количествах, чтобы вызывать привыкание, как у морфинистов. [c.284]

Согласно современным представлениям, биосинтез инсулина осуществляется в 3-клетках панкреатических островков из своего предшественника проинсулина, впервые выделенного Д. Стайнером в 1966 г. В настоящее время не только выяснена первичная структура проинсулина, но и осуществлен его химический сгштез (см. рис. 1.14). Проинсулин представлен одной полипептидной цепью, содержащей 84 аминокислотных остатка он лишен биологической, т.е. гормональной, активности. Местом синтеза проинсулина считается фракция микросом 3-клеток панкреатических островков превращение неактивного проинсулина в активный инсулин (наиболее существенная часть синтеза) происходит при перемещен проинсулина от рибосом к секреторным гранулам путем частичного протеолиза (отщепление с С-конца полипептидной цепи пептида, содержащего 33 аминокислотных остатка и получившего наименование соединяющего пептида, или С-пепти-да). Длина и первичная структура С-пептида подвержена большим изменениям у разных видов животных, чем последовательность цепей А и В инсулина. Установлено, что исходным предшественником инсулина является препроинсулин, содержащий, помимо проинсулина, его так называемую лидерную, или сигнальную, последовательность на N-конце, состоящую из 23 остатков аминокислот при образовании молекулы проинсулина этот сигнальный пептид отщепляется специальной пептидазой. Далее молекула проинсулина также подвергается частичному протеолизу, и под действием трипсиноподобной протеиназы отщепляются по две основные аминокислоты с N- и С-конца пептида С—соответственно дипептиды Apr—Apr и Лиз— —Apr (см. рис. 1.14). Однако природа ферментов и тонкие механизмы этого важного биологического процесса—образование активной молекулы инсулина окончательно не выяснены. [c.268]

Инсулин синтезируется в р-клетках поджелудочной железы, образующих так называемые островки Лангерганса. Первоначально он образуется в форме прегормона — одноцепочечного белка, состоящего из 109 остаткоа аминокислот. При отщеплении 23-членного сигнального пептида получается проинсулин (рис. 140). Проинсулин быстро расщепляется специфическими ферментами, в результате чего образуется.молекула инсулина, состоящая из 2 полипептидных цепей, соединенных двумя дисульфидными связями. Цепь А содержит 21, а цепь В — 30 аминокислотных остатков (рис. 141). [c.248]

Для такой регуляции нужно, чтобы к ДНК из других частей клетки поступали определенные сигналы. Сигнальные вещества, или молекулы-эффекторы, представляют собой низкомолекулярные соединения, такие как сахара или их производные, аминокислоты или нуклеотиды. Поскольку такие эффекторы не могут вступать в прямое взаимодействие с ДНК, посредником для каждого из них служит определенный регуляторный белок. Если эффектор присутствует в клетке в высокой концентрации, то в результате специфического присоединения к регуляторному белку он изменяет его конформацию и тем самым-его способность связываться с ДНК. Регуляторный белок, который связывается с ДНК в отсутствие эффектора (индуктора), называют репрессором. Если же белок связывается с ДНК в присутствии эффектора (корепрессора), его называют апорепрессором. [c.481]

Инсулин. На рибосомах шероховатого ретикулума р-клеток синтезируется препроинсулин, имеющий на TV-конце молекулы гидрофобную последовательность из 16 аминокислот, с помощью которой белок проникает в эндоплазматический ретикулум. В просвете трубочек теряется сигнальная последовательность и образованный проинсулин транспортируется в аппарат Гольджи. Там и в секреторных гранулах с помощью протеиназ отщепляется С-пептид ( onne ting — связующий). Образуется инсулин, который накапливается в секреторных гранулах и секретируется при слиянии мембран гранул с плазматической мембраной клетки. [c.388]

После того, как полипептидные цепи отделились от рибосомы, они могут тотчас же приобретать свойственную им вторичную, третичную или четвертичную структуру (разд. 3.5.3). Если рибосома прикреплена к ЭР, то белок поступает в ЭР, откуда затем траспорти-руется к месту назначения. Первая часть растущей полипептидной цепи состоит при этом из сигнальной последовательности аминокислот, которая соответствует определенному рецептору в мембране ЭР, что обеспечивает присоединение рибосомы к ЭР. Растущая белковая молекула через рецептор поступает в ЭР (рис. 23.31). После того как белок оказывается внутри ЭР, сигнальная последовательность отделяется от него, и белковая молекула свертывается, приобретая свою окончательную форму. [c.174]

В полости ЭР содержится больгпое количество связывающего белка (BiP), который, по-видимому, узнает неправильно свернутые белки, связываясь с их наружными гидрофобными участками. На карбоксильном конце молекулы BiP имеется сигнальный пептид из четырех аминокислот, благодаря которому белок остается в ЭР (см. табл. 8-3). Сушествует гипотеза, согласно которой BIP способствует тому, что неправильно свернутые белки остаются в ЭР (и, следовательно, не попадают в аппарат Гольджи). Возможно, также, что BiP является одним из катализаторов сворачивания белков. Показано, что этот белок связывает АТР и структурно родствен белкам теплового шока, которые участвуют в импорте белков. [c.51]

Наиболее радикальная модификация, которой подвергаются белки перед секрецией, происходит в последнюю очередь. Многие полипептидные гормоны и нейропептиды синтезируются в форме неактивного белка-предшественника, из которого затем в результате протеолиза образуется активная молекула. Полагают, что это расщепление начинается в транс-сети Голъджи и продолжается в секреторных пузырьках. Сначала связанная с мембраной протеаза расщепляет белок по связям основных аминокислот (Lys-Arg, Lys-Lys, Arg-Lys, или Arg-Arg), после чего происходит окончательная доделка секретируемого продукта (рис. 8-66). В простейшем случае полипептид часто имеет только один N-концевой про-участок, который отщепляется с образованием зрелого белка незадолго до секреции. Следовательно, такие белки синтезируются в виде пре-про-белков, у которых пре-часть является сигнальным пептидом ЭР, удаляемым в шероховатом ЭР. В более сложном случае пептидные молекулы синтезируются в виде полипротеинов, содержащих множество копий одной и той же аминокислотной последовательности (см. рис. 8-66). И наконец, в клетке существуют пептиды, выступающие в роли предшественников для множества различных конечных продуктов. Эти конечные продукты по одному отщепляются от исходной полипептидной цепи. В разных типах клеток одни и те же полипротеины могут расщепляться, различным образом, увеличивая тем самым разнообразие молекул, участвующих в химической передаче сигнала между клетками. [c.64]

Коллаген — внеклеточный белок, но он синтезируется в виде внутриклеточной молекулы-предшественника, которая перед образованием фибрилл зрелого коллагена подвергается посттрансляционной модификации. Подобно всем секретируе-мым белкам, предшественник коллагена претерпевает процессинг в ходе прохождения через эндоплазматический ретикулум и комплекс Г ольджи до появления во внеклеточном пространстве. Наиболее ранним предшественником коллагена является препро-коллаген, который содержит на N-конце лидерную, или сигнальную, последовательность примерно из 100 аминокислот. Препроколлаген образуется на рибосомах, прикрепленных к эндоплазматическому ре- [c.347]

Отдельные полипептидные цепи коллагена синтезируются на рибосомах, связанных с мембраной, и переходят в просвет эндоплазматического ретикулума в виде более длинных предшественников, называемых про-а-цепями. У этих предшественников имеется не только короткий сигнальный пептид на аминном конце, необходимый для того, чтобы протащить секретируемый белок через мембрану ретикулума (разд. 8.6.5), но и группы других дополнительных аминокислот, называемые пропептидами, на аминном и карбоксильном концах. В просвете эндоплазматического ретикулума остатки пролина и лизина гидроксилируются с образованием гидроксипролина и гидрокеилизина соответственно Затем каждая про-а-цепь с помощью водородных связей объединяется с двумя другими в трехцепочечную спиральную молекулу, известную как проколлаген (рис. 14-34). Секретируемые формы фибриллярных коллагенов (но не коллаген типа IV) во внеклеточном пространстве преобразуются в молекулы коллагена путем отщепления пропептидов (см. ниже). [c.496]

Гемагглютинин вируса гриппа В также секвенировали с кДНК-копии 4-го сегмента РНК [131]. Ген из 1882 нуклеотидов кодирует 584 аминокислоты. В НА вируса гриппа В также обнаружены основные структурные детали, общие с вирусами А, включая гидрофобный сигнальный пептид, гидрофобные N- и С-концы НА2 и сайт кливеджа НА1/НА2. Что касается длины молекулы, то 24% аминокислот в НА1 и 39% аминокислот в НА2 консервативны у вирусов А и В, что свидетельствует о тесной эволюционной взаимосвязи этих вирусов. Наибольшая область консервативных последовательностей расположена на N-конце НА2, который, как уже упоминалось, играет существенную роль для активации инфекционности кливеджем. [c.47]

Нейраминидаза. NA расположена в вирусной мембране иначе, чем НА. Не п исходит ни посттрансляционного расщепления полипептида NA, ни отщеплев сигнального пептида, и даже остается инициирующий процесс метионин. Не п исходит каких-либо процессов и на С-конце молекулы NA. С-терминальная после, вательность — Мет-Про-Иле — предсказанная из последовательности гена, интакт в молекулах NA, выделенных из вируса, и в отщепленных проназой головках > За последовательностью шести полярных аминокислот на N-конце полипептида > которая полностью сохраняется по крайней мере в восьми различных подтипах > следует последовательность гидрофобных аминокислот, которые, вероятно, пр ставляют собой участок ножки NA, ответственный за прикрепление к мембра Эта последовательность не сохраняется для подтипов (в отличие от сохранев гидрофобности). Проназа отщепляет полипептид в указанных положениях, отдел ножку и отщепляя активную энзиматически и антигенно головку NA, которая отдельных случаях может быть кристаллизирована. [c.128]

Е. all, как и многие другие бактерии, обладает свойством хемотаксиса (хемо — химическая, таксис — ориентация). У них имеются маленькие жгутики, посредством которых они движутся, плывут к благоприятной среде и уплывают от неблаго-лриятной. Они проделывают это посредством так называемого кувыркания , показанного на рис. 12.1. Благоприятна та среда, которая содержит питательные вещества, такие как сахара <и аминокислоты, нужные для выживания организма неблагоприятная среда лишена питательных веществ или содержит -токсины и другие вредные вещества. Организм чувствует питательные субстраты посредством рецепторных молекул, лежащих непосредственно вне клеточной мембраны или внедрен- яых в нее. Этот механизм чувствительности схематически показан на рис. 12.1. Связывание субстрата (галактозы) с рецепторной молекулой создает комплекс субстрат — рецептор, который затем активирует молекулу особого сигнального белка, пронизывающую всю толщу клеточной мембраны. Как пола-тают, эта активация вызывает конформационное изменение в белке, которое действует как сигнал, запускающий цепочку. внутриклеточных реакций, приводящую к соответствующему управлению движением жгутика. [c.288]

Гемагглютинин. НА синтезируется как один полипептид. Затем отщепляется N терминальный сигнальный пептид и молекула расщепляется на HA1 и НА2 о от делением одной или более расположенных между аминокислот. Это последнее раО щепление необходимо для проявления инфекционности вируса. НА1 и НА2 остаютс связанными одной дисульфидной связью и каждый шип НА содержит три из эти димеров. Последовательность гидрофобных аминокислот на С-конце НА2 служив для погружения НА в липидную оболочку вирусной мембраны. Обработка броме лайном приводит к отделению этого гидрофобного участка без повреждения ос тальной части молекулы, которая в отдельных случаях может быть кристаллизована [c.128]

У прокариот наиболее распространенным видом процессинга белков является удаление сигнального пептида из молекул секретируемых белков. Такие белки и ферменты (экзогидролазы, белки наружной мембраны и др.) содержат на МН -конце гидрофобный пептид из 15—30 аминокислот, который необходим для транслокации белка через цитоплазматическую мембрану в процессе его синтеза. После завершения транслокации сигнальный пептид удаляется специальной сигнальной пептидазой (подробнее об экзоферментах в главе, посвященной процессам экскреции). [c.90]

Секретируемые белки экзоферменты) синтезируются в виде более длинных предшественников, которые подвергаются процессингу, как правило, на этапе транслокации через мембрану. Они содержат на NH2-кoнцe так называемый сигнальный пептид из 15—30 аминокислот (преимушественно гидрофобных), которые удаляются специальной сигнальной пептидазой, локализованной в мембране. Транслокация белка через мембрану обычно протекает одновременно с трансляцией котрансляционная транслокация), хотя известны случаи посттрансляционной транслокации (рис. 42). После образования сигнального пептида трансляция временно прекрашается в результате присоединения к рибосоме нук-леопротеидного ингибитора (1) (еще один способ регуляции трансляции на стадии элонгации ) и полисомный комплекс перемещается к мембране, где локализован аппарат секреции, включающий рецепторы рибосомы и сигнального пептида. Происходит формирование трансмембранной поры (2). Сигнальный пептид закрепляется на своем рецепторе, и трансляция возобновляется, причем растущая пептидная цепь проталкивается через мембрану (3). Сигнальный пептид отщепляется сигнальной пептидазой, и зрелая молекула фермента отделяется от рибосомы (4). После заверщения трансляции рибосомный комплекс покидает мембрану и диссоциирует на субчастицы для подготовки нового цикла трансляции (5). [c.109]

Гены различных полипептидных межклеточных медиаторов обычно кодируют белки длиной несколько сотен аминокислот, а пептидные медиаторы образуются из них в результате посттрансляцион-ного процессинга. Они могут состоять всего из пяти аминокисло , как, например, два энкефалина, которые действуют на клетки мозга аналогично природным опиатам и регулируют перистальтику кишечника (табл. 1V.3). Обычно продукт трансляции генов всех белков, предназначенных для секреции, содержит N-концевой сигнальный пептид, который в процессе прохождения полипептида в эндоплазматический ретикулум отщепляется (рис. IV. 10). Как правило, остающаяся часть полипептида гликозили-рована. Затем в результате протеолитического расщепления в специфических сайтах из длинного предшественника образуется один или несколько активных пептидных медиаторов. Например, белок из 263 аминокислот, называемый пре-про-энкефалин А, кодируется у млекопитающих единственным геном, и из него образуются шесть молекул те1-энкефа-лина и одна-1еи-энкефалина. [c.357]

Б. В ходе развития В-клеток в костном мозге в каждом В-лимфоците случайно перестраиваются V-, D- и J-элементы тяжелой цепи, и появляется перестроенная последовательность вариабельной области VDJ, которая теперь называется соматической конфигурацией. Для Н-цепей на первом этапе перестройки происходит объединение DJ, за ним следует объединение с V-элементом, и образование VDJ. После перестройки обнаруживается, что вся ДНК между случайно выбранным V-элементом и использованным J-элементом удаляется из клетки. Таким образом, каждая успешная перестройка ДНК вариабельной области уникальна для каждой зрелой В-клетки. Обратите внимание, что перестроенный участок (VDJ) лежит выше (левее) экзона, кодирующего С-белок. Заметьте также, что в участке между VDJ и С, названном J- -интроном, лежит неиспользованный элемент (который в этом примере просто удаляется). Про-мРНК, содержащая вариабельный (VDJ) участок, присоединенный к С-участку, обраэуется в ядре. L-V и J- интроны (и интроны внутри С -участка) затем выреэаются, что приводит к экспорту зрелой РНК молекулы в цитоплазму, где она транслируется на рибосоме в последовательность аминокислот. Лидерный (сигнальный) пептид отрезается от белка, когда он выделяется из клетки (объяснения терминов см. также в табл. 3.1 и 5.1, на рис. 4.4 и в тексте). Соматическая конфигурация и конфигурация зародышевой линии генов L-цепей такая же, кроме того, что легкие цепи не содержат D-участков. [c.109]

Все гены интерферонов кодируют белки длиной 166 аминокислот с N-концевой сигнальной последовательностью длиной от 20 до 23 аминокислот, которая необходима потому, что интерфероны относятся к секретируемым белкам. В зрелых молекулах интерферонов эти сигнальные последовательности отсутствуют. Размер зрелых белков интерферона составляет 143, 145 [c.43]

Смотреть страницы где упоминается термин Аминокислоты как сигнальные молекулы: [c.345] [c.345] [c.263] [c.525] [c.246] [c.15] [c.27] [c.64] [c.216] [c.128] [c.143] [c.165] [c.180] [c.143] [c.165] [c.180] [c.328] [c.361] [c.456]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология