Белки ковалентные модификации

Имитация посттрансляционных модификаций белков. Посттрансляционные модификации белков являются одним из важнейших этапов экспрессии генов. Большинство эукариотических белков становятся функционально-активными лишь после ковалентного присоединения к их функциональным группам модифицирующих молекул. Кроме того, посттрансляционные модификации, например, фосфорилирование или ацетилирование белковых молекул, являются важным механизмом регуляции их биологической активности. Исследование молекулярных механизмов регуляции активности белков под действием их ковалентных модификаций сдерживается отсутствием адекватных модельных систем. Например, стандартным методом получения специфически фосфорилированных белков является их инкубация с соответствующей протеинкиназой в присутствии субстратов. Однако обычно не удается контролировать уровень фосфорилирования белка, а также специфичность самой реакции. Использование Метода EPL позволяет решить эту проблему путем объединения [c.317]

Рис. 8-68. Компартментация аппарата Гольджи. По мерс продвижения сквозь тесно сгруппированные цистерны стопки Гольджи белки претерпевают ковалентные модификации. Транс-сеть Гольджи (ТОК) представляет собой трубчатый ретикулум, который работает прежде всего как ориентировочный пункт. Локализацию каждой изображенной здесь ступени пропессинга удалось определить, сочетая различные методы, включая субфракционирование мембран аппарата Г ольджи и электронную микроскопию после окраски антителами к некоторым ферментам процессинга.

Путем обратимой ковалентной модификации белков регулируются многие клеточные процессы [19] [c.275]

Реакции, с помощью которых аминокислоты включаются в состав белков, были вкратце рассмотрены в гл. И (разд. Д, 1) и будут еще обсуждаться в гл. 15 (разд. В). Однако следует иметь в виду, что образование биологически активных катализаторов, гормонов и структурных белков часто еще не завершается тем, что пептидная цепь сходит с рибосомы и свертывается в определенную предпочтительную конформацию. Очень часто белки далее гидролизуются в определенных местах и могут подвергаться различным ковалентным модификациям, [c.94]

В настоящее время около половины идентифицированных ферментов находятся в клетках и тканях в виде множественньгх молекулярньгх форм, имеющих единую субстратную специфичность, но отличающихся по физико-хими-ческим или иммунологическим свойствам. Генетическая основа молекулярной гетерогенности обусловлена наличием нескольких генов, каждый из которых кодирует одну субъединицу фермента или одну его молекулярную форму. Кроме того, различные молекулярные формы одного и того же фермента могут кодироваться в одном генном локусе, имеющем множественные аллели. Генетически детерминированные молекулярные формы называются изоэнзимами. Посттрансляционные модификации ферментов, обусловленные локальным протеолизом, ковалентными модификациями, белок-белковыми взаимодействиями и т. д., являются причиной образования множественных молекулярных форм, не являющихся истинными изоэнзимами, но играющими существенную роль в метаболических процессах. Наиболее часто встречаются так называемые конформеры — молекулярные формы, имеющие одинаковую первичную структуру, но отличающиеся по своей конформации. Это возможно в том случае, если эти конформации достаточно устойчивы, т. е. соответствуют уровню свободной энергии, близкой к минимальной. Только такие конформационные варианты белков, которые воспроизводимо фиксируются посредством электрофоретических, хроматографических или иных методов, могут рассматриваться как конформеры. [c.83]

Химическая модификация белков. Со времени появления первых сообщений об изменении стабильности ферментов в результате модификации их функциональных групп химическими реагентами (середина 50-х годов) предпринимались неоднократные попытки стабилизировать ферменты методом химической модификации. Анализируя эти попытки, удается выделить следующие основные молекулярные причины повыщения стабильности белков при их ковалентной модификации [c.133]

Итак, при аллостерической регуляции активность фермента изменяется в результате конформационных изменений его структуры, индуцированных присоединением небольшой молекулы эффектора. Этот переход аллостерического фермента из одного состояния в другое не сопровождается образованием ковалентной химической связи. В последние годы стало известно о важной роли еще одного способа регуляции метаболизма изменения активности ферментов в результате ковалентной модификации их структуры. В некоторых случаях активная и неактивная формы фермента различаются числом содержащихся в них аминокислотных остатков. Переход из одной формы в другую осуществляется в результате ограниченного протеолиза. Это высокоспецифический необратимый процесс, который может инициировать физиологическую функцию путем превращения белка-предшественника в его активную форму. С другой стороны, ограниченный протеолиз может служить механизмом, обеспечивающим прекращение какой-либо биологической активности. [c.13]

Однако в мучае лков, проходящих сквозь мембрану снова в водную фазу (межмембранный просвет эндоплазматического ретикулума эукариот, периплазматическое пространство грамотрицательных бактерий, или вообще наружу), ситуация оказывается более сложной. Здесь, по-видимому, осуществляется многоэтапное сворачивание белка, с вовлечением ко-трансляционного и пост-трансляционного процессинга полипептидной цепи и ее энзиматических ковалентных модификаций. Как бы то ни было, в случае водорастворимых секреторных белков, полипептидная цепь сначала оказывается в гидрофобном окружении липидного бислоя мембраны и сворачивается, по-видимому, без формирования компактного гидрофобного ядра, а затем, по выходе из мембраны, она вынуждена перестраиваться из этой промежуточной конформации в водорастворимую глобулу с гидрофобным ядром и полярной поверхностью. [c.275]

Мы уже сталкивались с примерами использования природных токсинов в качестве инструментов для исследования ключевых нейрохимических механизмов или для выделения важных молекул нервной системы (см. с. 146). Здесь приводится еще один пример такой технологии . Регуляторные N-белки являются мишенью действия ряда бактериальных экзотоксинов. Как уже указывалось на с. 52 и на рис. 9,14,6, токсин холеры поддерживает постоянную активность аденилатциклазы путем активирования Ns. Механизм этого эффекта основан на ADP-рибози-лировании, т. е. переносе ADP-рибозы с NAD на а-субъединицу Ni. Следствием такой ковалентной модификации является диссоциация Ns на субъединицы, причем субъединицей, взаимодействующей с аденилатциклазой, на стадии активации фермента является as. В интактном Ns-комплексе этому препятствует -субъединица, и именно выделение as при диссоциации Ns и приводит к активации аденилатциклазы. [c.279]

Наряду с этим в живой природе широко используется другой, не столь оперативный способ регуляции активности ферментов, основанный на кочдлентном присоединении к определенным точкам фермента специфичных групп, изменяющих его каталитическую активность. Ковалентная модификация используется и для регуляции активности белков, выполняющих функции, отличные от каталитических. [c.424]

Поскольку незначительные вариации в строении белковой молекулы ведут к изменению ее свойств, важно избегать таких изменений или контролировать их в процессе выделения белка. Такие модификации могут происходить а) благодаря химическим реакциям, в ходе которых разрушаются некоторые ковалентные связи в молекуле, б) вследствие изменения водородных и соле-выхчсвязей, обусловливающих трехмерную структуру молекулы, в) в результате изменения характера соединения с другими белковыми или небелковыми веществами, связанными с данным белком. Как было уже указано выше, изменения последнего типа необязательно должны сопровождаться изменениями самой белковой молекулы. Для процессов выделения белка такие изменения могут и не иметь особого значения, хотя они в конечном счете должны быть приняты во внимание, особенно при исследовании клеточных структур. При выделении неизмененных нативных белков следует избегать причин, обусловливающих изменения и относящихся к первым двум типам. Степень важности различных структурных изменений, а также устойчивость белков по отношению к факторам, вызывающим такие изменения, неодинаковы при переходе от одного белка к другому (см. статью VI т. II). Однако если нет специальных указаний, то лучше пользоваться, там где это возможно, только такими методами, о которых известно, что они обусловливают наименьшие изменения в структуре молекулы. [c.8]

В готовой цепи нуклеиновой кислоты нуклеотиды (подобно аминокислотам в белках) могут претерпевать ковалентную модификацию, приводящую к изменению активности данной нуклеиновой кислоты. Такие посттранскрипционные модификации особенно свойственны молекулам тРНК, в которых обнаруживается много модифицированных нуклеотидов (рис. 5-9). Некоторые из них оказывают влияние на конформацию и на спаривание оснований антикодона, что облегчает узнавание соответствующего кодона мРНК молекулой тРНК. [c.259]

Внутриклеточные компартменты, общие для всех эукариотических клеток, показаны на рис. 8-1. Ддро содержит основную часть генома и является главным местом синтеза ДНК и РНК. Окружающая ядро цитоплазма состоит из цитозоля и расположенных в нем цитоплазматических органелл. Объем цитозоля составляет чуть больше половины от общего объема клетки. Именно в нем синтезируется белок и протекает большинство реакций так называемого промежуточного обмена - т. е. реакций, в которых одни малые молекулы разрушаются, а другие образуются, обеспечивая необходимые строительные блоки для синтеза макромолекул. Около половины всех мембран клетки ограничивают похожие на лабиринт полости эидоплазматического ретикулума (ЭР). На обращенной к цитозолю стороне ЭР находится множество рибосом. Эти рибосомы заняты синтезом интегральных мембранных белков и растворимых белков, предназначенных для секреции или для других органелл. В ЭР также синтезируются липиды для всей остальной клетки. Аппарат Гольджи состоит из правильных стопок уплощенных мембранных мешочков, называемых цистернами Гольджи он получает из ЭР белки и липиды и отправляет эти молекулы в различные пункты внутри клетки, попутно подвергая их ковалентным модификациям. Митохондрии и хлоропласти растительных клеток производят большую часть АТР. используемого в реакциях биосинтеза, требующих поступления свободной энергии. Лизосомы содержат пищеварительные ферменты, которые разрушают отработанные органеллы, а также частицы и молекулы, поглощенные клеткой извне путем эндоцитоза. На пути к лизосомам поглощенные молекулы и частицы должны пройти серию органелл, называемых эндосомами. Наконец, пероксисомы ( известные также [c.6]

Многие белки претерпевают в нитозоле ковалентные модификации [9] [c.18]

Многие белки претерпевают в цитозоле ковалентные модификации. Некоторые из этих модификаций постоянны, другие же, например фосфорилирование, обратимы и играют валеную роль в регуляции актив- [c.23]

Рис. 10-26. Различные способы активации регуляторных белков в эукариотических клетках. Известны примеры для каждого из этих механизмов. А. Белок-регулятор синтезируется лигпь в случае необходимости и быстро распадается при протеолизе, тагсим образом, его накопления не происходит. Б. Связывание с лигаггдом. В. Фосфорилирование либо другая ковалентная модификация. Г. Образование комплекса с отдельным

G-белки не только усиливают сигнал, но и служат важным звеном, где может регулироваться весь процесс активации. В принципе эффективность взаимодействия между рецепторами и ферментом может быть изменена ковалентной модификацией G-белка или изменением его концентрации в плазматической мембране. Наиболее впечатляющая иллюстрация этого - действие бактериального токсина, ответственного за симптомы холеры. Холерный токсин представляет собой фермент, катализирующий перенос ADP-рибозы с внутриклеточного NAD на а-субъедини-цу Gs-белка. Последняя при этом теряет способность гидролизовать связанный с нею GTP. Аденилатциклаза, активированная такой видоизмененной а-субъединицей Gs-белка, может оставаться в активном состоянии неопределенно долго. В результате длительное повышение уровня сАМР в клетках кишечного эпителия вызывает массированный выход воды и натрия из этих клеток в просвет кишечника, что и приводит к тяжелом поносу - характерному симптому холеры. [c.359]

Г. Влияние на трансляцию мРНК. Известно, что инсулин влияет на количество и активность по крайней мере 50 белков в различных тканях, причем многие из этих эффектов сводятся к ковалентной модификации. Представление о роли инсулина в трансляции мРНК основывается главным образом на данных о рибосомном 86-белке—компоненте рибосомной субъединицы 408. Такой механизм мог бы обеспечивать общее влияние инсулина на синтез белков в печени, скелетных и сердечных мьшщах. [c.262]

При необычно высоких концентрациях небольших сигнальных лигандов, например адреналина или ацетилхолина, часто наблюдается другой тип регуляции поверхностных рецепторов. Такие. ниганды не вызывают эндоцитоза и расщепления комплексов лиганд-рецептор, но обратимо инактивщ)уют рецепторы. Напримф, эритроциты лягушки под действием высоких концентраций адреналина постепенно (в течение нескольких часов) теряют способность присоединять адреналин и реагировать на него. Этот эффект не может быть связан с эндоцитированием и разрушением рецепторов, поскольку 1) он проявляется и в опытах с изолированными мембранами эритроцитов и 2) бывает обратимым чувствительность к адреналину постепенно восстанавливается даже в отсутствие синтеза нового белка. Кажется вероятным, что связывание адреналина ведет к довольно стойкому, хотя и обратимому, изменению конформации рецепторного белка, которое даже спустя долгое время после отделения лиганда препятствует присоединению новой его молекулы. Связано ли это явление с обратимой ковалентной модификацией рецептора, неизвестно. [c.282]

Поперечнополосатые мышцы моллюсков, таких, как морской гребешок, обладают системой миозиновой регуляции сокращений. Миозин и F-актин гребешка, подобно этим белкам в гладких мышцах, лишены АТРазной активности, что обусловлено ингибиторными свойствами регуляторной легкой цепи миозина гребешка. Торможение актин— миозинового взаимодействия у морского гребешка снимается при прямом связывании Са + со специфическим центром молекулы миозина. Этот регуляторный механизм не требует ковалентной модификации миозина и (или) добавления специфических белков, таких, как кальмодулин или ТпС. [c.339]

Развитие вторичного (клеточного) ответа в результате функционирования компонентов каскада передачи внешнего сигнала реализуется на разных зфовнях транскрипции, трансляции и на уровне изменения структурно-функционального состояния ключевых внутриклеточных белков. Последний механизм включает обратимую ковалентную модификацию белков (фосфорилирова- [c.70]

В соответствии с генетическим кодом при синтезе белков используются 20 разных аминокислот, однако in vivo обнаружено более 150 их производных, и поэтому ясно, сколь велика роль посттрансляционной модификации [1]. Наиболее часто встречаются производные, образующиеся в результате фосфорилирова ния и гликозилирования боковых цепей и ацетилирования а-аминогрупп. В настоящей главе рассмотрены ферменты, активность которых регулируется путем ковалентной модификации, не являющейся ограниченным протеолизом или фосфорилированием. [c.108]

Действие токсинов и вирусов весьма сходно с действием нервных сигналов и гормональных факторов в обоих случаях внутриклеточные функции изменяются под влиянием внешних агентов. Бактериальные токсины и гормоны очень эффективны их действие. во всех случаях начинается со связывания с рецепторами, локализованными на плазматических мембранах клеток-мишеней. Оно часто опосредовано ковалентной модификацией- внутриклеточных белков в некоторых случаях гормоны и токсины активируют один и тот же фермент (аденилатциклазу). Многие токсины являются ферментами, и поэтому одна молекула токсина в принципе способна катализировать модификацию всех доступных молекул субстрата, имеющихся в клетке. Это обусловливает их исключительно высокую токсичность. [c.132]

Ковалентная модификация ферментов монофункциональными реагентами используется для введения в белки новых функциональных групп, повышения их растворимости в органических средах и других изменений биохимических свойств. Особенной популярностью пользуется модификация ферментов полиэтиленгликолем (ПЭГ), которая приводит не только к стабилизации в органических растворителях, но и сопровождается повышением временем их полужизни в биологических жидкостях, а также снижением антигенности макромолекул, что важно при терапевтическом применении ферментов [152]. Кроме того, для тех же целей используют ковалентные модификации белков амфифильным (содержащим гидрофобные и гидрофильные группы) детергентом полиоксиэтиленлауроило-вым эфиром (Вгц 35). [c.371]

Общий метод синтеза КА заключается в ковалентном присоединении гаптена к полимеру-носителю [208]. В качестве носителя обычно используют белки (сывороточные альбумины, у-глобулины, фибриноген и т. д.). Возможно также применение полиаминокислот и полисахаридов, антигенных самих по себе, и других полимеров [2П]. Процесс синтеза КА представляет собой ковалентную модификацию белка низкомолекулярным реагентом. Основной принцип получения КА состоит в том, чтобы связать гаптен с белком так, чтобы та часть молекулы гаптена, которая должна служить антигенной детерминантой, осталась свободной. В зависимости от точки связывания гаптена с носителем можно получить антитела, специфичные к той или иной части его молекулы, а также набор специфических антител. Наличие вставки между гаптеном и белком увеличивает доступность гаптена для распознавания и повышает специфичность вырабатываемых антител. Напротив, жесткая связь гаптена с белком снижает специфичность, приводя к получению группоспецифических антител, реагирующих с набором родственных по структуре гаптенов. Узкоспецифические антитела необходимы, например, для иммунологических методов анализа, а группоспецифические — для нейтрализации в организме ФАВ и их активных метаболитов. [c.143]

Смотреть страницы где упоминается термин Белки ковалентные модификации: [c.396] [c.52] [c.112] [c.943] [c.18] [c.24] [c.138] [c.377] [c.379] [c.412] [c.70] [c.65] [c.105] [c.275] [c.279] [c.65] [c.105] [c.47] [c.219] [c.41] [c.127] [c.29] [c.371]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология