1631210423-dd63b2ccce72ba4fa765950dffd71be8 (Лекция 12 - Посттрансляционная и химическая модификация белков)

ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВОбратите внимание! Необходимо выполнять домашнее задание!Вопросы задаются в слайдах презентации. Они помечены красным жирным шрифтом.Кому недостаточно материала презентации, загляните на стр. учебника Д.Г. Кнорре, Т.С. Годовикова. С.Д.

Мызина, О.С.Федорова «Биоорганическая химия». Учебник: Северин «Биохимия». Стр. 170-181).Ребята, согласно учебному плану (7 и 8 семестр), вы получаете зачетные единицы 4 (144 ч).Трудоемкость дисциплины, вид учебной деятельности и форма промежуточной аттестации у вас:Лекции – 58 ч.;Самостоятельная работа – 80 ч;Контактная работа при аттестации 6 ч. В 7 семестре вы сдаете зачет, в 8 семестре экзамен.Обратите внимание, сколько часов вам отводится на самостоятельную работу (выполнение домашнего задания,ликвидацию пробелов по органической химии, биохимии и молекулярной биологии).

Вам необходимо 1,5 часа напросмотр презентации и еще в течение 2-х часов выполнять домашнее задание и читать дополнительно учебники,если что-то позабыли. Но некоторые ребята до сих пор не прислали выполненного задания. Мне совершенно нехочется в новогоднюю ночь принимать у них зачет!ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ И ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВМатричный биосинтез полипептидных цепей на рибосомах в большинстве случаев не приводит непосредственно к функционально значимомубелку. Образовавшаяся полипептидная цепь должна претерпеть некоторые дополнительные химические превращения, в подавляющембольшинстве случаев ферментативные, уже вне рибосомы. Так как эти превращения происходят после того, как считана информация,привнесенная мРНК, то эти дополнительные процессы получили название посттрансляционной модификации.Наряду с посттрансляционной модификацией белков, обусловленной внутриклеточными процессами, мы будем рассматривать химическиереакции боковых радикалов белков с реагентами, добавленными из пробирки.Что необходимо знать после лекции:Ферментативная посттрансляционная модификация с расщеплением полипептидной цепи.

Понятие о сигнальных пептидах ипроцессинге. Сортировка белков в клетке. Импорт белков в клеточные органеллы.Реакции, протекающие при модификации белков по механизму нуклеофильного замещения через стадии присоединения-отщепления.Ацетилирование и ацилирование -аминогрупп белков и -аминогруппы лизина. Ацилирующие реагенты в органической химии и вбиологических объектах.Активация карбоксильной группы путем образования смешанного ангидрида. Превращения каталитически неактивных апобелков вферменты путем присоединения простетических групп.Активированные эфиры как ацилирующие реагенты. Использование активированных эфиров для введение флуоресцентных меток ирепортерных групп в белки.

Аспирин как ацилирующий реагент.Тиоэфиры – серные аналоги сложных эфиров. Использование в качестве молекулы-донора ацетил-СоА и ацил-СоА. Ацетилирование идеацетилирование гистонов. Бромодомен. Влияние посттрансляционной модификации на хроматиновую матрицу. Гистоновый код.Ацилирование белков остатками высших жирных кислот. Ковалентно связанный с белком остаток жирной кислоты в роли мембранного«якоря».Введении метки в белки, подлежащие уничтожению: убиквитилирование белков.

Три стадии конъюгация белка-мишени с убиквитином:1) стадия активации карбоксильной группы убиквитина с помощью убиквитин-активирующего фермента E1 и АТР с образованиемубиквитил-АМР; 2) стадия переноса остатка убиквитина на SH-группу убиквитин-переносящего белка Е2; 3) стадия переносаубиквитильного остатка на белковый субстрат с образованием амидной связи между С-концевым остатком глицина убиквитина G76 иостатком лизина белка-мишени (субстрата).

Шапероны – кофакторы ферментов убиквитинилирования.N-гомоцистеинилирование белков. Тиолактон гомоцистеина – как ацилирующий агент. N-гомоцистеинилирование белков – индикаторразвития паталогического процесса. Область применения ацилирующего реагента. Конструирование молекулярных зондов.ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.Внутриклеточная регуляция формирования нативной пространственной структуры белков.Синтезируемые на рибосомах полипептидные цепи,образованные в результате последовательного соединенияаминокислотных остатков, представляют собой как быполностью развернутые белковые молекулы. Для тогочтобы белок приобрел присущие ему функциональныесвойства, цепь должна определенным образом свернутьсяв пространстве, сформировав функционально активную(«нативную») структуру. Несмотря на громадное числотеоретически возможных для отдельной аминокислотнойпоследовательности пространственных структур,сворачивание каждого белка приводит к образованиюединственной наивной конформации.

Таким образом,должен существовать код, определяющий взаимосвязьмежду аминокислотной последовательностьюполипептидной цепи и типом пространственнойструктуры, которую она образует. Выяснение этойвзаимосвязи – до конца нерешенная проблема, важностькоторой трудно переоценить.Благодаря существующей внутри клетки высококоординированной системе регуляции, полипептиднаяцепочка с самого момента своего «рождения», сходя срибосомы, попадает под контроль факторов, которые, неизменяя специфического пути сворачивания,определяемого последовательностью аминокислотныхостатков, или первичной структурой белка, обеспечиваютоптимальные условия для быстрого и эффективногообразования его нативной пространственной структуры.Белки,синтезируемые«шероховатым»эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), должнытранспортироваться через мембрану для того, чтобыони достигли места окончательной локализации.

Дляних характерно присутствие на N-конце лидерной, илисигнальной, последовательности длиной от 15 до 30аминокислотных остатков, которая содержит многоаминокислотс гидрофобными радикаламииобеспечивает прохождение через липидный бислоймембран. Некоторые из этих белков для дальнейшеготранспорта упаковываются аппаратом Гольджи всекреторные гранулы.Многиебелки,секретируемыеизклеток,первоначально синтезируются в виде молекулпредшественников,функциональнонеактивных.Удаление части полипептидной цепи специфическимиэндопротеазами приводит к образованию активныхмолекул. Наглядным примером последовательногодвухстадийного протеолиза служит образованиеактивной формы пептидного гормона инсулина изпрепрогормона.ПервоначальноN-концевойсигнальныйпептидмолекулы-предшественникаудаляется в ЭР в процессе синтеза белка (см. 1 на рис.справа) и образуется неактивный прогормон.

Затемпрогормон в секреторных гранулах, формирующихся ваппарате Гольджи, подвергается действию эндо-протеази превращается в активный гормон.ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.Внутриклеточная регуляция формирования нативнойпространственной структуры белковПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.Протеолитические процессы.Человеческий сывороточный альбумин, например,синтезируется в клетках печени в видепрепроальбумина.

В процессе высвобожденияпредшественника альбумина в полостьэндоплазматического ретикулума отщепляетсясигнальный пептид (препептид – 18 аминокислот).Дальнейшая модификация белка - отщеплениепропептида Arg-Gly-Val-Phe-Arg-Arg, происходитв аппарате Гольджи. Зрелый белок с N-концевойаминокислотной последовательностью Asp-AlaHis-Lys- секретируется в кровеносный потокПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ МОДИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ.Внутриклеточная регуляция формирования нативной пространственной структуры белков.Ферменты, ускоряющие процесс сворачивания.Установление «оптимального набора» взаимодействий,стабилизирующих нативную конформацию белка,происходит относительно медленно, что определяетсяневысокой скоростью необходимых структурныхперестроек. К их числу относится образование иизомеризация дисульфидных связей (см. рисуноксправа).Фермент (протеиндисульфиддиизомераза, ПДИ),ускоряющий процесс сворачивания, катализируетобразование и изомеризацию дисульфидных связей.

Онлокализуется в просвете эндоплазматическогоретикулума и способствует сворачиваниюсекретируемых клетками белков, содержащихдисульфидные мостики (например, альбумина,инсулина, иммуноглобулинов). Рисунок справа поясняетроль этого фермента в образовании дисульфидныхсвязей, стабилизирующих нативную структуру белка, ив расщеплении «неправильных» S-S-мостиков.Как уже отмечалось, установление «оптимального набора»взаимодействий, стабилизирующих нативную конформациюбелка, происходит относительно медленно, что определяетсяневысокой скоростью необходимых структурных перестроек.К их числу относится наряду с образованием иизомеризацией дисульфидных связей (см.

2 на рисункесправа), цис/транс-изомеризация пептидной вязи,предшествующей остатку пролина (см. 3 на рисунке справа).Поскольку транс-конформация более стабильна, онапреобладает во вновь синтезированной полипептидной цепи.Однако для образования нативной структуры белканеобходимо, чтобы около 7% связей, образованных остаткамипролина, изомеризовались в цис-конформацию. Эта реакция,приводящая к повороту цепи на 180 градусов вокруг C-Nсвязи, идет чрезвычайно медленно. In vivo она ускоряетсяблагодаря действию специального фермента –пептидилпролил-цис/транс-изомеразы.Характерная особенность обоих ферментов состоит в том, чтоони не способны связываться с нативными белками; ихсубстраты имеют частично развернутую структуру, близкую ксостоянию «расплавленной глобулы».