RSS подписка
Реклама

 
Медицина » Биохимия » Классификация шаперонов (Ш)
В соответствии с молекулярной массой все шапероны можно разделить на 6 основных групп:
- высокомолекулярные, с молекулярной массой от 100 до 110 кДа;
- Ш-90 – с молекулярной массой от 83 до 90 кДа;
- Ш-70 – с молекулярной массой от 66 до 78 кДа;
- Ш-60;
- Ш-40;
- Низкомолекулярные шапероны с молекулярной массой от 15 до 30 кДа.
Среди шаперонов различают: конститутивные белки (высокий базальный синтез которых не зависит от стрессовых воздействий на клетки организма), и индуцибельные, синтез которых в нормальных условиях идёт слабо, но при стрессовых воздействиях на клетку резко увеличивается. Индуцибельные шапероны относятся к «белкам теплового шока», быстрый синтез которых отмечают практически во всех клетках, которые подвергаются любым стрессовым воздействиям. Название «белки теплового шока» возникло в результате того, что впервые эти белки были обнаружены в клетках, которые подвергались воздействию высокой температуры.

Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:19 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Роль шаперонов в фолдинге белков
При синтезе белков N-концевая область полипептида синтезируется раньше, чем С-концевая область. Для формирования конформации белка нужна его полная аминокислотная последовательность. Поэтому в период синтеза белка на рибосоме защиту реакционно-способных радикалов (особенно гидрофобных) осуществляют Ш-70.
Ш-70 – высококонсервативный класс белков, который присутствует во всех отделах клетки: цитоплазме, ядре, митохондриях.
Фолдинг многих высокомолекулярных белков, имеющих сложную конформацию (например, доменное строение), осуществляется в специальном пространстве, сформированном Ш-60. Ш-60 функционируют в виде олигомерного комплекса, состоящего из 14 субъединиц.
Шапероновый комплекс имеет высокое сродство к белкам, на поверхности которых есть элементы, характерные для несвёрнутых молекул (прежде всего участки, обогащённые гидрофобными радикалами). Попадая в полость шаперонового комплекса, белок связывается с гидрофобными радикалами апикальных участков Ш-60. В специфической среде этой полости, в изоляции от других молекул клетки происходит выбор возможных конформаций белка, пока не будет найдена единственная, энергетически наиболее выгодная конформация.
Высвобождение белка со сформированной нативной конформацией сопровождается гидролизом АТФ в экваториальном домене. Если белок не приобрёл нативной конформации, то он вступает в повторную связь с шапероновым комплексом. Такой шаперонзависимый фолдинг белков требует затрат большего количества энергии.
Таким образом, синтез и фолдинг белков протекает при участии разных групп шаперонов, препятствующих нежелательным взаимодействиям белков с другими молекулами клетки и сопровождающих их до окончательного формирования нативной структуры.

Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:19 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Роль шаперонов в защите белков клеток от денатурирующих стрессовых воздействий
Шапероны, участвующие в защите клеточных белков от денатурирующих воздействий, как уже говорилось выше, относят к белкам теплового шока (БТШ) и в литературе часто обозначают как HSP (англ. heat shock protein).
При действии различных стрессовых факторов (высокая температура, гипоксия, инфекция, УФО, изменение рН среды, изменение молярности среды, действие токсичных химических веществ, тяжёлых металлов и т.д.) в клетках усиливается синтез БТШ. Имея высокое сродство к гидрофобным участкам частично денатурированных белков, они могут препятствовать их полной денатурации и восстанавливать нативную конформацию белков.
Установлено, что кратковременные стрессовые воздействия увеличивают выработку БТШ и повышают устойчивость организма к длительным стрессовым воздействиям. Так, кратковременная ишемия сердечной мышцы в период бега при умеренных тренировках значительно повышает устойчивость миокарда к длительной ишемии. В настоящее время перспективными исследованиями в медицине считают поиски фармакологических и молекулярно-биологических способов активации синтеза БТШ в клетках.

Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:19 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Болезни, связанные с нарушением фолдинга белков
Расчёты показали, что лишь небольшая часть теоретически возможных вариантов полипептидных цепей может принимать одну стабильную пространственную структуру. Большинство же таких белков может принимать множество конформаций с примерно одинаковой энергией Гиббса, но с различными свойствами. Первичная структура большинства известных белков, отобранных эволюцией, обеспечивает исключительную стабильность одной конформации.
Однако некоторые растворимые в воде белки при изменении условий могут приобретать конформацию плохо растворимых, способных к агрегации молекул, образующих в клетках фибриллярные отложения, именуемые амилоидом (от лат. аmylum – крахмал). Так же, как и крахмал, амилоидные отложения выявляют при окраске ткани йодом. Это может происходить:
- при гиперпродукции некоторых белков, в результате чего увеличивается их концентрация в клетке;
- при попадании в клетки или образовании в них белков, способных влиять на конформацию других молекул белка;
- при активации протеолиза нормальных белков организма, с образованием нерастворимых, склонных к агрегации фрагментов;
- в результате точечных мутаций в структуре белка.
В результате отложения амилоида в органах и тканях нарушаются структура и функция клеток, наблюдаются их дегенеративные изменения и разрастание соединительнотканных клеток. Развиваются болезни, называемые амилоидозами. Для каждого вида амилоидоза характерен определённый тип амилоида. В настоящее время описано более 15 таких болезней.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:18 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Четвертичная структура белка
Четвертичная структура белка – способ укладки в пространстве отдельных полипептидных цепей, обладающих одинаковой (или различной) первичной, вторичной или третичной структурой, и формирование единого в структурном и функциональном отношениях макромолекулярного образования.
Четвертичная структура характерна для белков, состоящих из нескольких субъединиц. Взаимодействие между комплементарными участками субъединиц в четвертичной структуре осуществляется с помощью водородных и ионных связей, ван-дер-ваальсовых сил, гидрофобных взаимодействий. Реже возникают ковалентные связи.
Преимущества субъединичного построения белков по сравнению с одной длинной полипептидной цепью. Во-первых, наличие субъединичной структуры позволяет «экономить» генетический материал. Для олигомерных белков, состоящих из идентичных субъединиц, резко уменьшается размер структурного гена и, соответственно, длина матричной РНК. Во-вторых, при сравнительно небольшой величине цепей уменьшается влияние случайных ошибок, которые могут возникнуть в процессе биосинтеза белковых молекул. Кроме того, возможна дополнительная выбраковка «неправильных», ошибочных полипептидов в процессе ассоциации субъединиц в единый комплекс. В-третьих, наличие субъединичной структуры у многих белков позволяет клетке легко регулировать их активность путем смещения равновесия «ассоциация-диссоциация» в ту или иную сторону.
Наконец, субъединичная структура облегчает и ускоряет процесс молекулярной эволюции. Мутации, приводящие лишь к небольшим конформационным изменениям на уровне третичной структуры за счет многократного усиления этих изменений при переходе к четвертичной структуре, могут способствовать появлению у белка новых свойств.
Фолдинг белков – процесс сворачивания полипептидной цепи в правильную пространственную структуру. При этом происходит сближение удаленных аминокислотных остатков полипептидной цепи, приводящее к формированию нативной структуры. Эта структура обладает уникальной биологической активностью. Поэтому фолдинг является важной стадией преобразования генетической информации в механизмы функционирования клетки.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:18 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Третичная структура белка
Третичная структура белка – пространственная ориентация полипептидной цепи или способ ее укладки в определенном объеме.
В зависимости от формы третичной структуры различают глобулярные и фибриллярные белки. В глобулярных белках чаще преобладает α-спираль, фибриллярные белки образуются на основе β-структуры.
В стабилизации третичной структуры глобулярного белка могут принимать участие:
- водородные связи спиральной структуры;
- водородные связи β-структуры;
- водородные связи между радикалами боковых цепей;
- гидрофобные взаимодействия между неполярными группами;
- электростатические взаимодействия между противоположно заряженными группами;
- дисульфидные связи;
- координационные связи ионов металлов.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:17 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Вторичная структура белка
Вторичная структура белка – конфигурация полипептидной цепи, образующаяся в результате взаимодействий между её функциональными группами.
Разновидности вторичной структуры: 1. α-спираль. 2. Складчатый лист (β-структура). 3. Статистический клубок. Первые две разновидности представляют собой упорядоченное расположение, третья – неупорядоченное.
Супервторичная структура белков.
Сравнение конформаций разных по структуре и функциям белков выявило наличие у них похожих сочетаний элементов вторичной структуры. Такой специфический порядок формирования вторичных структур называют супервторичной структурой. Супервторичная структура формируется за счет межрадикальных взаимодействий.
Разновидности супервторичной структуры белков:
1. Супервторичная структура типа β-бочонка. Она действительно напоминает бочонок, где каждая β-структура расположена внутри и связана α-спиральным участком цепи, находящимся на поверхности. Характерна для некоторых ферментов – триозофосфатизомеразы, пируваткиназы.
2. Структурный мотив «α-спираль – поворот – α-спираль». Обнаружен во многих ДНК-связывающих белках.
3. Супервторичная структура в виде «цинкового пальца». Характерна также для ДНК-связывающих белков. «Цинковый палец» – фрагмент белка, содержащий около 20 аминокислот, в котором атом цинка связан с радикалами четырех аминокислот: обычно с двумя остатками цистеина и двумя – гистидина.
4. Супервторичная структура в виде «лейциновой застежки-молнии». Объединение протомеров или отдельных белков в комплексы иногда осуществляется с помощью структурных мотивов, называемых «лейциновая застежка-молния». Примером такого соединения белков могут служить гистоны. Это ядерные белки, в состав которых входит большое количество положительно заряженных аминокислот – аргинина и лизина. Молекулы гистонов объединяются в комплексы с помощью «лейциновых застежек», несмотря на то, что все мономеры имеют сильный положительный заряд.
Содержание различных типов вторичных структур в белках.
Содержание типов вторичных структур в разных белках неодинаково.
По наличию α-спиралей и β-структур глобулярные белки можно разделить на 4 категории:
- К первой категории относятся белки, в структуре которых обнаружена только α-спираль. Это миоглобин, гемоглобин.
- Ко второй категории относят белки с α-спиралями и β-структурами. Характерные сочетания α-спиралей и β-структур обнаружены во многих ферментах: лактатдегидрогеназа, фосфоглицераткиназа.
- В третью категорию включены белки, имеющие только β-структуру. Сюда относятся: иммуноглобулины, фермент супероксиддисмутаза.
- В четвертую категорию включены белки, имеющие в своем составе лишь незначительное количество регулярных вторичных структур.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:17 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Общие закономерности, касающиеся аминокислотной последовательности белков
1. Не существует одной уникальной последовательности или группы частичных последовательностей, общих для всех белков.
2. Белки, выполняющие разные функции, имеют разные последовательности.
3. Белки со схожими функциями имеют похожие последовательности, однако совпадение последовательности проявляется обычно лишь в малой степени.
4. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции, но выделенные из разных организмов, обычно имеют значительное сходство в последовательности.
5. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции и выделенные из организмов одного вида, почти всегда обладают совершенно одинаковой последовательностью.
Высшие уровни структуры белков, их биологическая активность тесно связаны и фактически определяются аминокислотной последовательностью. То есть, первичная структура генетически детерминирована и определяет индивидуальные свойства белков, их видовую специфичность, на ее основе формируются все последующие структуры.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:17 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Методы определения С и N-концевых аминокислот
Методы определения N-концевых аминокислот

1. Метод Сенгера.
2. Метод Эдмана (реализован в секвенаторе).
3. Реакция с дансилхлоридом.
4. Метод с применением аминопептидазы.

Методы определения С-концевых аминокислот

1. Метод Акабори.
2. Метод с применением карбоксипептидазы.
3. Метод с применением боргидрида натрия.
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:16 | Комментариев (0)
Медицина » Биохимия » Стадии определения первичной структуры белков и полипептидов
1. Определение аминокислотного состава (гидролиз, аминокислотный анализатор).
2. Идентификация N- и С-концевых аминокислот.
3. Расщепление полипептидной цепи на фрагменты (трипсин, химотрипсин, бромциан, гидроксиламин и др.).
4. Определение аминокислотной последовательности пептидных фрагментов (секвенатор).
5. Расщепление исходной полипептидной цепи другими способами и установление их аминокислотной последовательности.
6. Установление порядка расположения пептидных фрагментов по перекрывающимся участкам (получение пептидных карт).
Автор: Admin | Добавлено: 4-02-2012, 20:16 | Комментариев (0)