1631210423-dd63b2ccce72ba4fa765950dffd71be8 (Лекция 12 - Посттрансляционная и химическая модификация белков), страница 3

Послемодификации белка-мишени убиквитином они эскортируют убиквитинилированныйбелок в протеасому, где диссоциируют из комплекса. Происходит высвобождение цепейубиквитина, АТР-зависимая денатурация белка-мишени и деградация протеазами внутрипротеасомы до мелких пептидов.ПОЛИУБИКВИТИНИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВПри полиубиквитилировании субстратафрагмент убиквитин, непосредственносвязанныйсбелком-мишенью,ацилируется по остаткам Lys-29, Lys-48или Lys-63 С-концевым остаткомглицинаследующеймолекулыубиквитина.Приобразованииковалентного аддукта у присоединенногофрагментаубиквитинасохраняетсяспособностькконъюгированиювышеназванных лизинов со следующегоостатком убиквитина, что, в конечномитоге,приводиткполиубиквитилированиюбелкасубстратасубстратNH Gly76Lys63Lys48 NH Gly76Lys29+NH3Lys63Lys48 NH Gly76Lys29Lys63+NH3Lys48Lys29+NH3Некоторые продукты метаболизмагомоцистеина. Тиолактон гомоцистеина какацилирующий реагент для модификациибелков.Одним из продуктов метаболизма аминокислотыгомоцистеина (Hcy) (Рис.

справа), на который всебольше и больше в последнее время обращаютвнимание, ввиду его чрезвычайно реакционнойспособности по отношению к белкам, являетсятиолактон гомоцистеина (HTL).HTL образуется из Hcy под действием аминоацилтРНК синтетазы (AARS) (Рис. справа). ОбразованиеHTL является механизмом защитного действияфермента от внедрения некодируемой аминокислоты вбелки. Hcy очень близок по строению к такимаминокислотам, как метионин, лейцин и изолейцин, иможет входить в первую стадию процесса биосинтезабелков: образование ангидрида Hcy с AMP(AARS*HcyAMP) с помощью метионил-, лейцил- иизолейцил-тРНК-синтетаз.

Однако активированныйHcy никогда не переносится на тРНК с образованиемсложного эфира и не включается в белки. Вместоэтого HcyAMP гидролизуется или под действиемаминоацил-тРНК-синтетазпревращаетсявциклический тиоэфир HTL.N-гомоцистеинилированиепредставляетсобойпроцесс ацилирования с помощью HTL аминогруппы остатков лизина белка (Рис. ссправа,схема в рамке).N-гомоцистеинилирование белковOONH(CH2)4NH CH CNH2 ONH2 CH COOHCH2ATPCH2ESHHomocysteineNH2O COAMPSHNH(CH2) 4NH2- AMPCH CCH NH2(CH2)2SSHHomocysteinethiolactoneОбразование гомоцистеинаN-Hcy-proteinN-гомоцистеинилирование белков в организме приводит кразвитиюсердечно-сосудистыхзаболеванийчеловека,нейродегенеративныхрасстройств(например,болезньАльцгеймера), почечной недостаточности, врожденных дефектови других патологических состояний.В тоже время, соединения, содержащие тиолактоновое кольцо,используются в самых разных областях биомедицины, дизайналекарственных препаратов, пептидной химии и при производствеполимеров.

Реакции с тиолактоном протекают быстро, схорошими выходом, при мягких условиях.гомоцистеинметионинH3N CH COOH3N CH COOCH2N5-метилтетрагидрофоллатCH2CH2CH2SHH3CSHATPаденозин3piH3N CH COOCH2NCH2SCH2 OHHH3N CH COOCH2NH2NNH3CNSCH2 OHSNCH2HHOH OHS-аденозилгомоцистеинNH2CH3S*HNNNHHOH OHS-аденозилметионинПосмотрим как наше знание процессов, протекающих в живых организмах, способствуетсозданию молекулярных инструментов для визуализации патологического процессаТе, кто силен в органической химии, сможет решить проблему использованияхимических реакций для получения молекулярных инструментов, предназначенныхдля визуализации патологических процессов.Магнитно-резонансная томография (МРТ) является высоко востребованным методом медицинской диагностикиблагодаря безопасности и высокой информативности исследования.

При проведении магнитно-резонанснойдиагностики оператор, манипулируя параметрами магнитных полей, а также параметрами и последовательностямирадиочастотных импульсов томографа, может получить набор двумерных изображений (томограмм), анализ которыхпозволяет выявить аномальную зону органа или ткани, в которой можно предположить наличие, например,опухолевого процесса или очага демиелизации. Обычно в МРТ регистрируются сигналы протонного резонанса.

Этосвязано не только с тем, что у протона (1H) – основного изотопа атома водорода, одно из самых больших значенийгиромагнитного отношения γ, что обусловливает сильный сигнал ЯМР, но и тем, что содержание данного изотопа вбиологических тканях весьма велико.Проблемой регистрации ядер, отличных от протонов, является низкая чувствительность. У разных ядер значения γ в2,5 и более раз ниже, чем у протонов, например, для 13С γ = 10,71 МГц/Tл; для 31Р γ = 17,25 МГц/Tл.

Лишь для 19F онасопоставима с протонной (γ = 42,57 МГц/Tл и γ = 40,07 МГц/Tл для 1Н и 19F, соответственно). Современныефизические методы детекции, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ) и спектроскопия ЯМР in vivo наядрах 19F, позволяют не только визуализировать в живом организме органы, или места накопления определенныхконтрастных препаратов, содержащих магнитно-резонансную метку (ядра 19F), но и оценить активность протекающихв нем биохимических процессов. Природное содержание активного в ЯМР изотопа 19F составляет 100 %, арезонансная частота для ядра 19F составляет 94 % от частоты ядер 1H. В результате этого чувствительность прирегистрации сигнала ЯМР для ядер 19F составляет 83 % от чувствительности для ядер 1H (при одинаковой амплитудешумов). Физиологическая концентрация обнаруживаемого эндогенного фтора в организме человека ниже пределачувствительности метода.

Таким образом, отсутствие фонового сигнала при использовании молекулярных зондов,содержащих ядра 19F, потенциально обеспечивает для молекулярной томографии такого типа соединений в организмевысокое отношение контраста (сигнала) к шуму и специфичность. Достоинство спектроскопии ЯМР 19F также в том,что она является важным методом для определения и подтверждения структуры сложных органических соединений.Методы диагностики часто используемые для визуализаций конструкций илипрепаратов на основе белка на доклиническом и клиническом уровняхКонструирование молекулярных зондов для 19F-МРТ.Для создания на основе белка агентов для 19F-МРТ фторсодержащие молекулы должны быть ковалентно присоединены к белку.Введения 19F ЯМР меток в белок можно осуществить через реакцию N-гомоцистеинилирования с помощью производных тиолактонагомоцистеина, содержащих магнитно-резонансную метку (ядра 19F).Предложите реагенты для введения магнитно-резонансной метки (ядра 19F) в тиолактон.In vivo МРТ-визуализация злокачественной опухоли U87 инакопления в ней молекулярного зонда, содержащих магнитнорезонансную метку (ядра 19F) при подкожной инъекции в областишеи.

Слева – 1Н магнитно-резонансная томограмма до инъекциимолекулярного зонда; в центре (0 ч) – наложение 19F/1H томограммсразу после подкожной инъекции молекулярного зонда в областьшеи; справа (12 ч) – наложение 19F/1H томограмм спустя 12 ч послеинъекции молекулярного зонда.

Белым пунктиром обозначеныграницы опухоли.Конъюгаты сывороточного альбуминаДомашнее задание.На картинке справа приведены конъюгатыбелка, разработанные для детекции илечения пациентов с диагнозом рак.1. Приведите структуру аминокислотногоостатка, по которому присоединенырепортерные группы и терапевтическиемолекулы.2. Напишите структуры реагентов,которые могли использоватьбиоорганики для введения репортерныхгрупп и терапевтических молекулы вбелок.3. Напишите механизм взаимодействияодного из реагентов с функциональнойгруппой белка..