2. Metode za čišćenje proteina

3. Čišćenje proteina iz niske molekulske težine nečistoća

11. Konformacijska sposobnost proteina. Denaturacija, znakovi i čimbenici koji ga uzrokuju. Zaštita od denaturacije specijaliziranim proteinima topline (chapke).

12. Načela razvrstavanja proteina. Klasifikacija u sastavu i biološkim funkcijama, primjeri predstavnika pojedinih razreda.

13. Imunoglobulini, nastave imunoglobulina, obilježja strukture i funkcioniranja.

14. Enzimi, definicija. Značajke enzimske katalize. Specifičnost djelovanja enzima, vrsta. Klasifikacija i nomenklatura enzima, primjeri.

1. oxididekpshzy

2.Transferiti

V. Mehanizam djelovanja enzima

1. Formiranje kompleksa enzima-supstrata

3. Uloga aktivnog centra u enzimskoj katalizi

1. Acid-primarna kataliza

2. Kovalentna kataliza

16. Kinetika enzimatskih reakcija. Ovisnost stope enzimatskih reakcija na temperaturi, pH medija, koncentracija enzima i supstrata. Mikhailisa-mentalna jednadžba, km.

17. Kačalice enzima: metalni ioni njihova uloga u enzimskoj katalizi. Konstruirati kao derivate vitamina. Kodencija vitamina B6, PP i B2 na primjeru transaminaza i dehidrogenaza.

1. Uloga metala u privrženosti podloge u aktivnom centru enzima

2. Uloga metala u stabilizaciji tercijarne i kvartarne enzimske strukture

3. Uloga metala u enzimskoj katalizi

4. Uloga metala u reguliranju enzimske aktivnosti

1. Mehanizam "Ping pong"

2. Serijski mehanizam

18. Inhibicija enzima: Reverzibilna i nepovratna; Konkurentni i nekonkurentni. Medicinske pripravke kao inhibitori enzima.

1. Konkurentna inhibicija

2. nekonkurentna inhibicija

1. Specifični i nespecifični inhibitori

2. Irreverzibilni inhibitori enzima kao medicinske pripravke

20. Regulacija katalitičke aktivnosti enzima kovalentnom modifikacijom fosforilacijom i defosforilacijom.

21. Udruga i disocijacija proteinaca na primjeru proteiinkinaze A i ograničene proteolize pri aktiviranju proteolitičkih enzima kao metoda za reguliranje katalitičke aktivnosti enzima.

22. Isoenmi, njihovo podrijetlo, biološko značenje, razjašnjavaju primjere. Određivanje enzima i izoenzimskog krvnog spektra u plazmi u cilju dijagnosticiranja bolesti.

23. Enzimopatija nasljedna (fenilketonurija) i stečena (obroka). Korištenje enzima za liječenje bolesti.

24. Opći shema sinteze i propadanja pirimidinskih nukleotida. Regulacija. Orotatsiduria.

25. Opći shema sinteze i propadanje purina nukleotida. Regulacija. Giht.

27. Azotičke baze uključene u strukturu nukleinskih kiselina su purin i pirimidin. Nukleotidi koji sadrže ribozu i dezoksiribozu. Struktura. Nomenklatura.

28. Primarna struktura nukleinskih kiselina. DNA i RNA sličnosti i razlike u sastavu, lokalizacija u ćeliji, funkcije.

29. Struktura sekundarne DNA (Model Watson i Creek). Komunikacije stabiliziraju sekundarnu strukturu DNA. Komplementarnost. Pravilo chargaff. Polaritet. Protiv paralele.

30. Hibridizacija nukleinskih kiselina. Denaturacija i oništivanje DNA. Hibridizacija (DNA DNA, DNA RNA). Metode laboratorijske dijagnostike na temelju hibridizacije nukleinskih kiselina.

32. Replikacija. Principi replikacije DNA. Faze replikacije. Inicijacija. Proteini i enzimi sudjeluju u formiranju replikativne vilice.

33. Uvjerenje i prestanak replikacije. Enzimi. Asimetrična sinteza DNA. Fragmenti odredbe. Uloga DNA ligaze u formiranju kontinuiranog i zaostalog lanca.

34. DNA DRAP i popravak. Vrste oštećenja. Načini popravljanja. Nedostaci reparacijskih sustava i nasljednih bolesti.

35. Transkripcija karakteristična za komponente sustava sinteze RNA. Struktura DNA-ovisne RNA polimeraze: uloga podjedinica (a2ββ'δ). Pokretanje procesa. Izduženje, prestanak transkripcije.

36. Primarni transkript i njezina obrada. Ribrosimes kao primjer katalitičke aktivnosti nukleinskih kiselina. Biorol.

37. Regulacija transkripcije u prokariotima. Opero teorija, regulacija prema vrsti indukcije i represije (primjeri).

1. Opero teorija

2. Indukcija sinteze proteina. Lakor

3. Reprizije sinteze proteina. Triptophan i mastidinske opere

39. Montaženje polipeptidnog lanca na ribosomu. Obrazovanje kompleksa inicijatora. Elugacija: formiranje peptidnog spojke (reakcija transpaptida). Translokacija. Translokaz. Prestanak.

1. Inicijacija

2. Uvjerenje

3. Prestanak

41. Sklopivi proteini. Enzimi. Uloga kapetara u preklapanju proteina. Sklopiva molekula proteina s Shaperoninskom sustavom. Bolesti povezane s kršenjem preklapanja proteinskih bolesti.

42. Značajke sinteze i obrade izlučenih proteina (na primjeru kolagena i inzulina).

43. Power Biochemistry. Glavne komponente ljudske hrane, njihove biorolne potrebe za njima. Nezamjenjive komponente hrane.

44. Prehrana proteina. Biološka vrijednost proteina. Ravnoteža dušika. Punina proteinske prehrane, proteina stopa u prehrani, neuspjeh proteina.

45. Probava proteina: GTS proteaza, aktivacija i specifičnost, optimalni pH i rezultat. Formiranje i uloga klorovodične kiseline u želucu. Zaštita stanica od proteaza.

1. Obrazovanje i uloga klorovodične kiseline

2. Mehanicizam aktivacije pepsina

3. Ukupna značajke probave proteina u želucu

1. Aktivacija enzima gušterače

2. Specifičnost proteaza za radnju

47. Vitamini. Klasifikacija, nomenklatura. Provitamina. Gyuo-, hiper i avitaminoza, uzroci pojave. Države ovisne o vitaminu i vitaminu.

48. Minerali hrane, makro i praćenja elemenata, biološka uloga. Regionalne patologije povezane s nepovoljnom položaju elemenata u tragovima.

3. Tekuće membrane

1. Struktura i svojstva lipida membrana

51. Mehanizmi prijenosa tvari kroz membrane: jednostavna difuzija, pasivni simpatijek i antiport, aktivni prijevoz, podesivi kanali. Membranski receptori.

1. Primarni aktivni prijevoz

2. Sekundarni aktivni prijevoz

Membranski receptori

3.Therdergonični i reakcije vjenčanja

4. Konjugacija ferimičkih i enderrrshitial procesa u tijelu

2. Struktura ATP-sintaze i sinteze ATP-a

3. Koeficijent oksidativne fosforilacije

4. Termalna kontrola

56. Formiranje aktivnih oblika kisika (singlet kisik, hidroksid vode vode, hidroksilni radikal, peroksinitril). Mjesto obrazovanja, reakcijskih shema, njihova fiziološka uloga.

57. Mehanizam štetnog učinka aktivnih oblika kisika na stanicama (pod, oksidacija proteina i nukleinskih kiselina). Primjeri reakcija.

1) Inicijacija: Formiranje slobodnog radikala (L)

2) razvoj lanca:

3) uništavanje strukture lipida

1. Struktura kompleksa piruvat dehidrogenaze

2. Oksidativna radiopoboksilacija piruvata

3. Komunikacija oksidativne dekarboksilacije piruvata s CPE-om

59. Ciklus limunske kiseline: slijed reakcija i karakteristika enzima. Uloga ciklusa u metabolizmu.

1. slijed reakcija citratnog ciklusa

60. Ciklus limunske kiseline, dijagramu procesa. Povezivanje ciklusa kako bi se prenijeli elektroni i protoni. Regulacija ciklusa limunske kiseline. Anaboličke i anaćnotne funkcije citratnog ciklusa.

61. Glavni ugljikohidrati životinja, biološka uloga. Ugljikohidrati, probavljaju ugljikohidrate. Proizvodi od usisne digestije.

Metode Određivanje glukoze u krvi

63. Aerobni glikoliz. Sekvencu reakcija na formiranje piruvata (aerobna glikoliz). Fiziološka vrijednost aerobne glikolize. Koristite glukozu za sintezu masti.

1. Faze aerobne glikolize

64. Anaerobni glikoliz. Reakcija glikolitne oksidekcije; Fosforilacija supstrata. Razmnožavanje i fiziološko značenje anaerobnog propadanja glukoze.

1. Reakcije Anaerobna glikoliza

66. glikogen, biološki značaj. Biosinteza i mobilizacija glikogena. Regulacija sinteze i propadanja glikogena.

68. Nasljedne povrede monosaharida i disaharida: galaktozhemija, netolerancija i disaharida fruktoze. Glikogeneza i aggogeneza.

2. Aggogeneza

69. Lipidi. Opće karakteristike. Biološka uloga. Klasifikacija lipida. Visoke masne kiseline, značajke strukture. Poleenne masne kiseline. Triacilglicerol ..

72. Depozit i mobilizacija masti u malim tkivu, fiziološka uloga tih procesa. Uloga inzulina, adrenalina i glukagona u regulaciji masnoće metabolizma.

73. Dezintegracija masnih kiselina u ćeliji. Aktivacija i prijenos masnih kiselina u mitohondriju. Β-oksidacija masnih kiselina, energetski učinak.

74. biosinteza masnih kiselina. Glavne faze procesa. Regulacija razmjene masnih kiselina.

2. Regulacija sinteze masne kiseline

76. Kolesterol. Načini primitka, korištenja i uklanjanja iz tijela. Razina kelecetera u serumu. Biosinteza kolesterol, njegove faze. Regulacija sinteze.

Temelj kolesterola u tijelu, načini korištenja i eliminiranja.

1. Mehanizam reakcije

2. Organtsko-specifične aminotransferaze mrav i djelovati

3. vrijednost biološke transministracije

4. Dijagnostička vrijednost određivanja aminotransferaze u kliničkoj praksi

1. Oksidacijska deaaminacija

81. Neizravno deaaminacija aminokiselina. Procesna shema, supstrati, enzimi, kofaktori.

3. Neoksidativni disamint

110. Molekularna struktura miofibrila. Struktura i funkcija glavnih proteina miosein mioze, actin, tropomiza, troponin. Maofibrilli osnovni proteini

111. Biokemijski mehanizmi kontrakcije mišića i opuštanja. Uloga kalcijanih iona i drugih iona u regulaciji kontrakcije mišića.

U procesu sinteze polipeptidnih lanaca, oni se prevoze kroz membrane, prilikom montaže oligomerne proteine, pojave srednje nestabilne konformacije, skloni agregaciji. Na novointenziranom polipeptidu postoje mnogi hidrofobni radikali, koji su u trodimenzionalnoj strukturi skriveni unutar molekule. Stoga, u vrijeme stvaranja prirodne konformacije, aminokiselinski ostaci nekih proteina mogu se odvojiti od istih skupina drugih proteina.

U svim poznatim organizmima iz Prokariotovog do viših eukariota, pronađeni su proteini, sposobni za vezanje na proteine \u200b\u200bkoji su u nestabilnom, skloni agregaciji. Oni su u stanju stabilizirati njihovu konformaciju, osiguravajući preklapanje proteina. Ovi proteini su zvani "pratili".

1. Klasifikacije pratitelja (w)

U skladu s molekularnoj težini, svi pratioci mogu se podijeliti u 6 glavnih skupina:

visoka molekularna težina, s molekulskom masom od 100 do 110 kD;

W-90 - s molekularnom težinom od 83 do 90 CD;

W-70 - s molekulskom masom od 66 do 78 kD;

pratelje niske molekularne težine s molekularnom težinom od 15 do 30 kd.

Među kapetarima se razlikuju: ustavni proteini (visoka bazalna sinteza koja ne ovisi o stresnim učincima na stanice tijela), a inducibilno, sinteza je slaba u normalnim uvjetima, ali tijekom stresnih učinaka na staniku oštro povećava , Nearktibilne obruke odnose se na "proteine \u200b\u200btopline", čija je brza sinteza zabilježena u gotovo svim stanicama koje su podvrgnute svim stresnim učincima. Naziv "toplinski šok proteini" nastali su kao rezultat činjenice da su prvi put ovi proteini pronađeni u stanicama koje su bile izložene visokoj temperaturi.

2. Uloga pratitelja u preklopnim proteinima

U sintezi proteina, N-terminalna regija polipeptida je sintetizirana ranije od C-terminalne regije. Za formiranje konformacije proteina, potrebna je njegova cjelovita aminokiselinska sekvenca. Stoga se tijekom sinteze proteina na ribosomu, zaštita reaktivnih radikala (posebno hidrofobnih) provodi s W-70.

W-70 je visoka klasa proteina, koji je prisutan u svim stanicama stanica: citoplazmi, jezgra, er, mitohondrija. U području karboksilnog kraja jednog polipeptidnog lanca kapetara nalazi se parcela formirana aminokiselinama u obliku utora. Može se u interakciji s dijelovima proteinskih molekula i raspoređenih polipeptidnih lanaca s duljinom 7-9 aminokiselina obogaćenih hidrofobnim radikalima. U sintetizirajućem polipeptidnom lancu, takva se mjesta nailazi na svakih 16 aminokiselina.

Preklapanje mnogih proteina visoke molekularne težine koji imaju složenu konformaciju (na primjer, struktura domene) provodi se u posebnom prostoru koji formira W-60. W-60 funkcija u obliku oligomerne kompleksa koji se sastoji od 14 podjedinica (sl. 1-23).

EC-60 oblika 2 prstena, od kojih se svaki sastoji od 7 podjedinica koje su međusobno povezane. Podjednanica S-60 sastoji se od 3 domene: apikalne (vrh), intermedijer i ekvatorijalni. Najbolje domene ima brojne hidrofobne ostatke okrenutih za prstenove formirane od podjedinica. Ekvatorijalna domena ima zaplet vezanja za ATP i ima aktivnost ATP-AZNA, tj. Sposoban je za hidroliziranje ATP na ADP i H3 PO 4.

Kompleks shaperone ima visok afinitet za proteine, na površini na površini postoje elementi karakteristične za ne-kružne molekule (prvenstveno područja obogaćenih hidrofobnim radikalima). Pronalaženje u šupljinu kompleksa pratitelja, protein se veže na hidrofobne radikale apikalnih dijelova W-60. U određenom mediju ove šupljine, u izolaciji iz drugih stanica molekula, postoji poprsje moguće konformacije proteina, sve dok se ne nalazi jedina, energija najprofitabilnijeg konformacije.

Oslobađanje proteina sa formiranom prirodnom konformacijom popraćeno je hidrolizom ATP u ekvatorijalnoj domeni. Ako protein ne stječe izvornu konformaciju, onda ponovno komunicira s kompleksom shaperone. Takav sferkanski ovisan o preklapanju proteina zahtijeva troškove velike količine energije.

Prema tome, sinteza i preklapanje proteina nastaviti uz sudjelovanje različitih skupina kapetara koji sprječavaju neželjene interakcije proteina s drugim molekulama stanica i prate ih do konačnog stvaranja prirodne strukture.

4. Bolesti povezane s kršenjem preklapanja proteina

Izračuni su pokazali da samo mali dio teoretski mogućih varijanti polipeptidnih lanaca može uzeti jednu stabilnu prostorni strukturu. Većina tih proteina može uzeti mnoge konformacije s približno istom Gibbs energijom, ali s različitim svojstvima. Primarna struktura većine poznatih proteina odabranih evolucijom osigurava iznimnu stabilnost jedne konformacije.

Međutim, neki proteini topljivih u vodi s promjenama mogu dobiti konformaciju slabo topljivog sposobno za agregiranje molekula koje formiraju fibrilirane sedimente u stanicama, naznačeni kao amiloid (od lat. amilum -škrob). Baš kao i škrob, detektiraju se amiloidni naslaga prilikom slikanja s tkaninom jodom. To se može dogoditi:

s hiperprodukcijom nekih proteina, što je rezultiralo njihovom koncentracijom u ćeliji;

ako u njihovim stanicama ili formiranju proteina u njima, sposobni utjecati na konformaciju drugih molekula proteina;

prilikom aktiviranja proteolize normalnih proteina tijela, s formiranjem netopljivih, skloni agregiranju fragmenata;

kao rezultat točaka u strukturi proteina.

Kao rezultat taloženja amiloida u organima i tkivima, struktura i funkcija stanica su poremećeni, njihove degenerativne promjene i rast vezivnog tkiva ili glijalne stanice. Bolesti se razvijaju, nazvane amiloideri. Za svaku vrstu amiloidoze, određena vrsta amiloida je karakteristična. Trenutno je opisano više od 15 takvih bolesti.

Alzhemerova bolest

Alzhemerova bolest je najčešće zabilježena? U moždanom tkivu je odgođeno? -Amelid - protein, formiranje netopljivih fibrila, ometaju strukturu i funkcije živčanih stanica. ? -Zamilaid je proizvod promjena u skladu s normalnim proteinom ljudskog tijela. Ona je formirana od većeg prethodnika s djelomičnom proteolizom i sintetiziran je u mnogim tkivima. ? -Zamilaid, za razliku od normalnog prethodnika koji sadrži par -spiralne dijelove, ima sekundarnu strukturu?

Razlozi za povredu preklapanja prirodnih proteina u tkivu mozga još uvijek moraju biti otkriveni. Možda, s godinama, sinteza pratitelja je smanjena, sposobna sudjelovati u formiranju i održavanju prirodnih proteinskih sukladnosti ili aktivnosti proteaza povećava, što dovodi do povećanja koncentracije proteina, sklon promjeni konformacije.

Prionske bolesti

Prioni su posebna klasa proteina s infektivnim svojstvima. Pronalaženje u ljudsko tijelo ili spontano nastaje u njemu, oni su u stanju izazvati teške neizlječive bolesti CNS-a, nazvane prionske bolesti. Ime "Prioni" potječu od kratica engleskog fraze proteinska zarazna čestica- protein zarazne čestice.

Donji protein kodiran je istim podlogom kao i njegov normalni analog, tj. Imaju identičnu osnovnu strukturu. Međutim, dva proteina imaju različitu konformaciju: donji protein karakterizira visoki sadržaj? -Shings, dok normalni protein ima puno? - ženstvene parcele. Osim toga, booby protein je otporan na djelovanje proteaza i, pada u tkaninu mozga ili spontano spontano, pridonosi konverziji normalnog proteina u subrink kao rezultat međugradskih interakcija. Takozvana "jezgra polimerizacije" koja se sastoji od agregiranih prionnih proteina, na koje se mogu pridružiti nove normalne molekule proteina. Kao rezultat toga, konformacijske preraspodjele karakteristične za prionske proteine \u200b\u200bjavljaju se u njihovoj prostornoj strukturi.

Postoje slučajevi nasljednih oblika bolesti prionske bolesti uzrokovane mutacijama u strukturi ovog proteina. Međutim, moguće je zaraziti osobu s prionnim proteinima, što rezultira bolešću koja dovodi do smrti pacijenta. Dakle, Kuru je bolest sindikata aboridžinskog novog Gvineja, čiji je epidemijski karakter povezan s tradicionalnim kanibalizmom u ovim plemenima i prijenos infektivnog proteina od jednog pojedinca na drugi. U vezi s promjenom slike njihovog života, ova bolest je praktički nestala.

Zapanjujuća igra razvila je znanstvenike sa Sveučilišta u Washingtonu (SAD). Program koji se zove fold.it je model za preklapanje proteina u trodimenzionalnim strukturama. Igrač mora pokušati to učiniti najuspješnijim načinom. Program će biti učitan s pravim podacima o tim, samo izmišljeni proteini, koji su nerazumljivi kao presavijeni. Rezultati će proći putem Interneta u procesni centar, gdje će se provjeriti na superračunalu (bit će od jeseni, a program je već propisao zagonetke, tako da sada djeluje kao simulator).

Zapravo, svi igrači našeg svijeta troše milijarde ljudskih sati za beskorisne za humanističke igre kao što su Wow, Counter-Strike ili Solitaire "Kosyanka". U isto vrijeme, oni bi mogli učinkovitije koristiti inteligenciju: na primjer, okrećući proteine \u200b\u200bna zaslonu monitora. Ovo je također zanimljivo na svoj način.

Jedan od programera igre, profesor biokemija David Baker, iskreno vjeruje da negdje u svijetu postoje talenti koji imaju kongenitalnu sposobnost izračunavanja 3D modela proteina u umu. Neki 12-godišnji dječak iz Indonezije će vidjeti igru \u200b\u200bi moći će riješiti zadatke koji nisu ni superračunališta. Tko zna, možda takvi ljudi stvarno imaju?

Svaki protein (u ljudskom tijelu postoji više od 100.000 vrsta) je duga molekula. Predvidjeti što će zamršeni oblik uzimati ovu molekulu u određenim uvjetima (i je li uopće sposobna nastati kao stalni oblik) - zadatak najvišeg stupnja složenosti. Računalno modeliranje je proces osjetljiv na resurse, ali istodobno kritično u lijekovima. Uostalom, ne znajući oblik proteina ne može simulirati svoja svojstva. Ako su ta svojstva korisna, zatim se proteini mogu sintetizirati i na njihovoj bazi kako bi se stvorili nove učinkovite pripravke, na primjer, za liječenje raka ili AIDS-a (Nobelova nagrada je zajamčena u oba slučaja).

Trenutno, stotine tisuća računala u distribuiranoj računalnoj mreži rade na uvježbanju modela svake nove molekule proteina, ali znanstvenici sa Sveučilišta u Washingtonu nude drugi način: ne glupo poprsje svih opcija, ali intelektualna brainstorming kroz računalo igra. Broj opcija se smanjuje redoslijedom veličine, a superračunalo će učiniti prave parametre preklapanja mnogo brže.

U trodimenzionalnom "zabavnom" swold.it može svirati sve: čak i djecu i tajnice koje nemaju pojma o molekularnoj biologiji. Programeri su pokušali napraviti takvu igru \u200b\u200btako da je bilo zanimljivo svima. I rezultat igre može biti osnova za Nobelovu nagradu i spasiti život tisuća ljudi.

Program je objavljen u verzijama pod Win i Mac. 53 MB distribucija distribucije

Biološka kemija Lelevich Vladimir Valerianovich

Preklapanje

Sklopivi proteini - proces sklapanja polipeptidnog lanca u ispravnu prostorni strukturu. U tom slučaju postoji konvergencija udaljenih aminokiselinskih ostataka polipeptidnog lanca, što dovodi do stvaranja izvorne strukture. Ova struktura ima jedinstvenu biološku aktivnost. Stoga je preklapanje važna faza transformacije genetskih informacija u mehanizme funkcioniranja stanica.

Struktura i funkcionalna uloga pratitelja u preklapanju proteina

U procesu sinteze polipeptidnih lanaca, oni se prevoze kroz membrane, prilikom montaže oligomerne proteine, pojave srednje nestabilne konformacije, skloni agregaciji. Na novointenziranom polipeptidu postoje mnogi hidrofobni radikali, koji su u trodimenzionalnoj strukturi skriveni unutar molekule. Stoga, u vrijeme stvaranja izvornog konformacije, reaktivni aminokiselinski ostaci nekih proteina trebaju biti odvojeni od istih skupina drugih proteina.

U svim poznatim organizmima iz Prokariotovog do viših eukariota, pronađeni su proteini, sposobni za vezanje na proteine \u200b\u200bkoji su u nestabilnom, skloni agregaciji. Oni su u stanju stabilizirati njihovu konformaciju, osiguravajući preklapanje proteina. Ovi proteini zvali su Shaperonov.

Klasifikacija pratitelja (W)

U skladu s molekularnoj težini, svi pratioci mogu se podijeliti u 6 glavnih skupina:

1. Visoka molekularna težina, s molekulskom masom od 100 do 110 kDa;

2. WC-90 - s molekulskom masom od 83 do 90 kDa;

3. W-70 - s molekulskom masom od 66 do 78 kDa;

6. Pratelje s niskim molekularnim težinom s molekulskom težinom od 15 do 30 kDa.

Među kapetarima se razlikuju: ustavni proteini (visoka bazalna sinteza koja ne ovisi o stresnim učincima na stanice tijela), a inducibilno, sinteza je slaba u normalnim uvjetima, ali tijekom stresnih učinaka na staniku oštro povećava , Nearktibilne obruke pripadaju "proteinima topline", čija je brza sinteza zabilježena u gotovo svim stanicama koje su podvrgnute svim stresnim učincima. Naziv "toplinski šok proteini" nastali su kao rezultat činjenice da su prvi put ovi proteini pronađeni u stanicama koje su bile izložene visokoj temperaturi.

Uloga pratitelja u preklapanju proteina

U sintezi proteina, N-terminalna regija polipeptida je sintetizirana ranije od C-terminalne regije. Za formiranje konformacije proteina, potrebna je njegova cjelovita aminokiselinska sekvenca. Stoga se tijekom sinteze proteina na ribosomu, zaštita reaktivnih radikala (posebno hidrofobnih) provodi s W-70.

WCH-70 je visoka klasa proteina koji je prisutan u svim dijelovima stanice: citoplazme, jezgra, mitohondrija.

Preklapanje mnogih proteina visoke molekularne težine koji imaju složenu konformaciju (na primjer, struktura domene) provodi se u posebnom prostoru koji formira W-60. W-60 funkcija u obliku oligomerne kompleksa koji se sastoji od 14 podjedinica.

Kompleks shaperone ima visok afinitet za proteine, na površini na površini postoje elementi karakteristične za ne-kružne molekule (prvenstveno područja obogaćenih hidrofobnim radikalima). Pronalaženje u šupljinu kompleksa pratitelja, protein se veže na hidrofobne radikale apikalnih dijelova W-60. U određenom okruženju ove šupljine, u izolaciji iz drugih molekula stanica, izbor mogućih proteinskih konformacija nastaje do jedinog, energetski najpovoljnija konformacija.

Oslobađanje proteina sa formiranom prirodnom konformacijom popraćeno je hidrolizom ATP u ekvatorijalnoj domeni. Ako protein ne stječe izvornu konformaciju, onda ponovno komunicira s kompleksom shaperone. Takvo preklapanje proteina koji ovisi o dršenju zahtijeva troškove veće količine energije.

Prema tome, sinteza i preklapanje proteina se odvijaju uz sudjelovanje različitih skupina kapetara koji sprečavaju neželjene interakcije proteina s drugim molekulama stanica i prate ih do konačnog stvaranja prirodne strukture.

Uloga kapela u zaštiti stanica od stanica od denaturiranja stresnih učinaka

Pratelje uključeni u zaštitu staničnih proteina od denaturirajućih učinaka, kao što je gore spomenuto, odnose se na proteine \u200b\u200btoplinskog šoka (BTSH) i u literaturi su često označeni kao HSP (toplinski šok protein).

Pod djelovanjem različitih čimbenika stresa (visoka temperatura, hipoksija, infekcija, NLO, promjena u sredini medija, promjena molaritstva medija, učinak toksičnih kemikalija, teških metala, itd.) U stanicama , sinteza BTSH je poboljšana. Imajući visoki afinitet za hidrofobne dijelove djelomično denaturiranih proteina, mogu ometati njihovu cjelovitu denaturaciju i vratiti prirodnu konformaciju proteina.

Utvrđeno je da kratkoročna izloženost stresu povećava proizvodnju BTSH i povećati otpor tijela na dugoročne stresne učinke. Dakle, kratkoročna ishemija srčanog mišića tijekom razdoblja vožnje s umjerenim treningom značajno povećava stabilnost miokarda na dugoročnu ishemiju. Trenutno je potraga za farmakološke i molekularne biološke metode za aktiviranje sinteze BTSH u stanicama smatra se obećavajućim istraživanjima u medicini.

Bolesti povezane s kršenjem preklopnih proteina

Izračuni su pokazali da samo mali dio teoretski mogućih varijanti polipeptidnih lanaca može uzeti jednu stabilnu prostorni strukturu. Većina tih proteina može uzeti mnoge konformacije s približno istom Gibbs energijom, ali s različitim svojstvima. Primarna struktura većine poznatih proteina odabranih evolucijom osigurava iznimnu stabilnost jedne konformacije.

Međutim, neki vodeni proteini s promjenama u vodi mogu steći konformaciju slabo topljive, sposobne za agregiranje molekula koji tvore fibrilarne naslage u stanicama, koje se nazivaju amiloid (od lat. Amilum - škrob). Baš kao i škrob, detektiraju se amiloidni naslaga prilikom slikanja s tkaninom jodom.

To se može dogoditi:

1. U slučaju hiperprodukcije nekih proteina, što rezultira njihovom koncentracijom u ćeliji;

2. kada u stanicama ili formiranje proteina u njima, sposobni utjecati na konformaciju drugih molekula proteina;

3. prilikom aktiviranja proteolize normalnih proteina tijela, s formiranjem netopljivih, skloni agregiranju fragmenata;

4. Kao rezultat točkastih mutacija u strukturi proteina.

Kao rezultat taloženja amiloida u organima i tkivima, ometaju se struktura i funkcija stanica, promatraju se njihove degenerativne promjene i rast stanica vezivnog tkiva. Bolesti se razvijaju, nazvane amiloidoza. Za svaku vrstu amiloidoze, određena vrsta amiloida je karakteristična. Trenutno je opisano više od 15 takvih bolesti.

Članak za natjecanje "Bio / MOL / Text": Proteini su glavne biološke molekule. Oni izvode razne različite funkcije: katalitički, strukturni, transport, receptor i mnoge druge. Čak i poznata DNA igra samo ulogu "flash pogona", čuvajući informacije o proteinima, dok se proteini sami "datoteke". Život na Zemlji može se nazvati proteinima. Ali zar ne znamo o strukturi i funkcioniranju tih tvari? Do sada, tajna ostaje vlast proteina - proces prostornog pakiranja proteinske molekule, usvajanje od proteina strogo definiranog oblika u kojem obavlja svoje funkcije.

Generalni sponzor natjecanja, prema našem Crowdfund, postao je poduzetnik Konstantin sinyushin Zašto ima ogromno ljudsko poštovanje!

Sponzor nagrade simpatije gledatelja bio je tvrtka "atlas".

Sponzor objavljivanja ovog članka - Lev Makarov.

Proteini - biopolimeri, koji se mogu usporediti s kuglicama, gdje su kuglice aminokiseline, međusobno povezane peptidnim vezama (otuda drugo ime proteina - polipeptida). U stanici, proteini se sintetiziraju na posebnim molekularnim strojevima - ribosomima. Ostavljajući ribosome, polipeptidni lanac je presavijen, a protein uzima određenu konformaciju, to jest, prostorna struktura (slika 1). Važno je da je protein prisutan u tijelu u određenom obliku, tj. Konformacija mora biti "pravilna" (native). Proces sklapanja proteina i naziva se sklopivom (s engleskog. sklopiv. - sklopivanje, polaganje; Imajte na umu da se pojam "sklopivi" primjenjuje ne samo na proteine). Najzanimljivija stvar je da su informacije o trodimenzionalnoj strukturi "položeni" u samog niza aminokiselina. Stoga je protein za preuzimanje izvorne strukture potrebno samo znati, u kojem slijedu i što su u njemu prisutni aminokiselinski ostaci. Po prvi put, to je 1961. godine dokazano kršćanskim Anfinsenom na primjeru ribonukleaze goveđeg pankreasa (sl. 2). Treba reći da, osim proteina, čija prostorna struktura je strogo određena aminokiselinskom sekvencom, postoje takozvani nestrukturirani proteini ( suštinski razvijani proteini, raseljeni) Neki fragmenti takvih molekula, a ponekad i cijele molekule, mogu primati mnoge moguće konformacije odjednom, a svi su ekvivalentni energiji ", a takvi se proteini često nalaze u prirodi i izvode važne funkcije. Postoji još jedan tip sklopivog, koji se javlja uz pomoć posebnih proteina - pratitelja, ali malo kasnije.

Slika 1. Rukovanje preklapanjem malog α-spiralne domene. U kolapsu polipeptidnog lanca mnogih proteina počinje u ribosomu tijekom prijenosa proteina (tj. Sinteza). Zdravi protein izlazi iz ribosoma kroz poseban tunel (na slici - zamračenom području u velikoj podjedinici), što je važan čimbenik u kolapsu lanca, a C-kraj lanca (koji sadrži karboksil Grupa) je fiksirana u ribosomu, a n-end (koji sadrži amino skupinu) "se kreće" na izlaz i "visi" iz njega, kada se akumuliraju 30-40 aminokiselinskih ostataka u tunelu. U tunelu mogu se formirati kombinirane nezrele strukture, α-helix, β-klinovi i male α-spiralne domene. Preklapanje preklapanja u dvije faze: isprva je nepotpun lanac ( U, odvijao) ide u zbijeno stanje ( C, zbijen), što onda stječe prirodnu strukturu ( N, native.).

Slika 2. ribonukleasa gušterače i znanstvenici koji su ga proučavali. ali - ribonukleaz. Za proučavanje strukture ovog enzima Anfinsen ( Anfinsen.) (b. ), Moore ( Moore.) (u ) i Stein (Stein.) (g. ) Primio je Nobelovu nagradu u kemiji (1972). Na primjeru ovog proteina prvi put je prikazan fenomen repondiranja - spontano stvaranje tercijarne strukture nakon denaturacije (to jest, uništenje). Vrijednost preklapanja proteina je da dovodi do stvaranja strogo definirane (materinske) proteinske strukture u kojoj funkcionira. Na primjer, u iskustvu anfinzonske ribonukleaze kao posljedica ponovnog otkrivanja, obnovljena je njegova enzimska aktivnost, to jest, počela je ponovno katalizirati biokemijsku reakciju. Da bi ovaj enzim radio, pet aminokiselinskih ostataka treba prikupiti u jednom katalitičkom centru (jedan komad prostora) iz potpuno različitih mjesta: histidin (12), lizin (41), treonin (47), histidin (119) i fenilalanin (120).

model iz PDB baze podataka (PDB ID 5D6U), portreti znanstvenika s mjesta ru.wikipedia.org

Relevantnost problema

Problem je u tome što je čovječanstvo sa svim svojim računalnim kapacitetima i arsenalom eksperimentalnih podataka još nije naučio graditi modele koji bi opisali proces preklapanja proteina i predviđaju trodimenzionalnu strukturu proteina na temelju njegove primarne strukture (tj. Aminokiselina slijed). Dakle, još uvijek nema potpunog razumijevanja ovog fizičkog procesa.

Eksplozivni rast genomskih projekata doveo je do činjenice da je više i više genoma sekvencirano, a odgovarajuće DNK sekvence i RNa ispunjavaju baze podataka na eksponencijalnoj. Na sl. Slika 3 prikazuje povećanje broja aminokiselinskih sekvenci, kao i povećanje broja poznatih proteinskih struktura u razdoblju od 1996. do 2007. godine. Jasno je vidjeti da je broj poznatih struktura znatno manji od broja sekvenci. U vrijeme pisanja ovog članka (kolovoz 2016.) broj sekvenci u UNIPARC bazi podataka je više od 124 milijuna, dok je broj struktura u PDB bazi podataka ( Banka podataka proteina.) - samo nešto više od 121 tisuća, što je manje od 0,1% svih poznatih sekvenci, a jaz između ta dva pokazatelja brzo raste i vjerojatno će rasti dalje. Takvo jak zaostatak povezan je s relativnom složenošću suvremenih metoda za određivanje struktura. U isto vrijeme znamo da ih je vrlo važno. Stoga je pitanje korištenja računalnih metoda za predviđanje proteinskih struktura njihovim sekvencama sada je oštra. U 2005. godini, autoritativni časopis Znanost Prepoznat je problem sklopivog proteina jedan od 125 najvećih problema moderne znanosti.

Slika 3. Usporedba stopa rasta broja poznatih sekvenci i struktura od 1996. do 2007. godine. Na horizontalnoj osi, godina su naznačene na lijevom vertikalnom - broj sekvenci u milijunima ( puna linija), na desnoj okomito - broj struktura u milijunima ( točkasta linija). Jasno je vidio zaostalo od broja poznatih struktura na broju sekvenci. Do danas je jaz još jači.

Nakon čitanja ljudskog genoma, mnogi su ljudski geni postali poznati i, posljedično, aminokiselinske sekvence koje ih kodiraju. Međutim, to ne znači da znamo funkcije svih gena, drugim riječima, ne znamo funkciju proteina kodiranih ovim genima. Poznato je da u mnogim aspektima funkcija proteina može predvidjeti njihovom strukturom, iako ne uvijek. Stoga je nježeni san sposobnost predviđanja strukture i, kao rezultat, funkcija proteina duž nukleotidne sekvence gena.

Što je učinjeno za rješavanje problema?

Međutim, nepravilno mislim da uopće ne znamo ništa. Naravno, razvijeni su veliki broj činjenica o sklapanju, razvijeni su uzorci ovog procesa, razvijene su različite metode njegovog modeliranja. Kako bi pratili uspjeh postignute na putu do rješavanja problema s preklapanjem, izrađena je međunarodna konkurencija za predviđanje prostorne strukture proteinskih molekula - CASP ( Kritična asezija tehnika za predviđanje strukture proteina), ide svake dvije godine (sada je natjecanje trenutno dvanaest, počelo je u travnju i završiti u prosincu 2016.). U ovom natjecanju, istraživači se natječu, koji će bolje predvidjeti strukturu proteina na njegovoj aminokiselinskoj sekvenci, a natjecanje prolazi pomoću dvostruko slijepe metode (u vrijeme natjecanja, struktura "Riddle" je jednostavno nepoznato; njegova se definicija završava svaki put na kraju natjecanja). Do sada, strukture ciljnih proteina nisu točno predviđene.

Postoje dvije skupine strukturnih metoda predviđanja.

DO prvi To su takozvani metode modeliranja "od nule" (ab initio, de novo, Postoje i drugi sinonimični uvjeti) kada se modeli konstruiraju samo na temelju primarne strukture, bez uporabe komparativnih metoda s već poznatim strukturama, ali koristeći cjelokupno akumulirano razumijevanje biopolimera sklopivi fizike. Temeljna važnost ovih metoda je da oni pomažu razumjeti fizikalno-kemijske načele bjelančevina, da odgovore na ovo goruće pitanje - zašto se protein ispada tako, a ne inače? Međutim, nedostaci ovih metoda su vrlo veća složenost izračuna i niske točnosti. Ove metode zahtijevaju pojednostavljenja i aproksimacije, a također su neučinkovite za predviđanje struktura velikih proteina. Godine 2007. zbog metoda modeliranja de novo. Prvi put s visokom točnošću utvrđena je struktura jedne od proteina bakterija Bacillus halodurans.No, ovaj protein je relativno mali (112 aminokiselinski ostaci), a za dobivanje točnog modela, potreban je kapacitet više od 70.000 osobnih računala i superračunala; Osim toga, od dobivenih 26 modela, samo jedan ispostavilo se da je točan. Metode molekularne dinamike (MD) omogućuju vam da opišete molekularne događaje i mogu pratiti proces preklapanja proteina u autohtonu strukturu: u 2010. godini, po prvi put, to je moguće to učiniti na račun računalne snage Posebno stvoren superračunaj Antona. .

Ko drugi Grupa metoda su povezane metode usporedivog modeliranja, Oni se temelje na fenomenu homologija, to jest, općenitost podrijetla objekata (organa, molekula, itd.). Dakle, "prediktor" ima priliku usporediti sekvencu proteina, čija je struktura mora biti modelirana, s predloškom, odnosno proteinom, čija je struktura poznata i koja je vjerojatno homolog, i na temelju njihove sličnosti za izgradnju modela s naknadnim podešavanjem (slične sekvence se srušile na slične strukture). Ove metode su sada više popularan, budući da je predviđanje strukture proteina važan praktični zadatak, a do danas se pojavljuju računalna sredstva, i također je postalo poznato da je broj mogućih opcija za slaganje proteinskih struktura ograničen, ( Slika 4). I dopustiti ove metode ne uklanjaju problem preklapanja proteina, oni su u mogućnosti pomoći u rješavanju specifičnih praktičnih zadataka, dok se drugi bore tijekom proučavanja o više temeljnih pitanja.

Slika 4. Dinamika identificiranja novih vrsta Lidala (opcije pakiranja). Na horizontalnoj osi, vrijeme (godina) je odgođeno, na lijevoj okomitoj osi - udio novih fidura (detaljnije na kartici) ( puna linija), i na desnoj okomitoj osi - ukupan broj struktura ( točkasta linija), razvrstan u bazu podataka Cat. Imajte na umu da je ova baza podataka uključena u strukturnu klasifikaciju proteina, tako da je temeljno znati moguće vrste proteina. Jasno se vidi da se tijekom vremena više i više proteina klasificira, ali se smanjuje broj preklopnih varijanti.

Treba naglasiti da suvremene metode predviđanja proteinskih struktura zahtijevaju visoku računalnu moć i često se provode na superračunatorima ili koristeći distribuirane računalne mreže, kao što je, na primjer, [Zaštićeno e-poštom] i [Zaštićeno e-poštom] , Svatko će biti pozvani da sudjeluju u tim projektima: samo trebate pokrenuti program na računalu dok ga ne bude potreban od strane korisnika.

Neki redoviti fonding protein

Poznati neke obrasce preklapanja proteina. Sada se vjeruje da se taj proces pojavljuje u fazama: prvo linearni lanac koji ima nultu entropiju se brzo sruši s obrazovanjem statistički klaster - entropijski sklapanje , Zatim se javlja hidrofobni kolaps: Hidrofobni aminokiselinski ostaci "Hide" duboko u molekulu i hidrofilni - "podmiriti" na površini (vidi dolje). Rezultat ove faze je formiranje rastaljena globula, Nakon toga, formiranje određenih veza (vidi dolje), a protein ulazi u stanje istine globulaU isto vrijeme slobodna energija oštro pada.

Posljednja faza se ne događa tijekom preklapanja nestrukturiranih proteina - Ithps..

Treba napomenuti da za svaku aminokiselilnu sekvencu teoretski je preuzeti mnoge staze koje može ići na postizanje izvornog konformacije. Međutim, poznato je da protein ne prolazi kroz sve moguće opcije, već se kreće jedan od mogućih putova definiranih za svaki slijed. Ako je protein pokušao sve moguće opcije, dok će put od jednostavnog slijeda do izvornog stanja premašiti vrijeme postojanja svemira (levintalni paradoks)! Naravno, to se ne događa: Vrijeme trajanja proteina izvorne strukture je djelić sekunde. Izgleda kao skup Rubikove kocke: od stanja nedovoljne kocke do stanja sastavljenog, možete doći s mnogo različitih načina, ali onaj koji ga čini bržim i učinkovitijim, to jest, odabire određeni put, je poražen na natjecanjima brzine brzine kocke. Zapravo pronaći takav način - i postoji glavni zadatak metoda modeliranja ab initio. (vidi gore). Odgovor na temeljno pitanje preklapanja neće biti lako u mogućnosti nepogrešivo simulirati strukture, ali, prije svega, znati i potkrijepiti način da se postigne protein od izvorne države.

Treba naglasiti vrijednost pamučnog savijanja (sl. 1), koja je spomenuta gore, u formiranju strukture proteina. Imajte na umu da je prisutnost ribosoma na kojoj se protein sintetizira, nameće ozbiljne prilagodbe procesu preklapanja lanca. Uvijek bi trebalo imati na umu prilikom modeliranja preklapanja prirodnih proteina in vivo., Kanal, koji se ispostavlja da je rastući lanac, ograničava njegovu konformacijsku varijabilnost, a time i daleko od svih vrsta struktura može se formirati u njemu. Osim toga, rastući lanac stalno se gura naprijed (jedan aminokiselinski ostatak sa svakim činom translokacije translokacije, tj. Formiranje nove peptidne veze i naknadne promocije ribosoma) i stoga će biti logično pretpostaviti da je konformacija Lanac u ribosomous kanalu ima takve kvalitete kao tvrdoću i vektor, što odgovara svojstvima α-helix. Osim toga, međusobna orijentacija aminokiselinskih ostataka u dva centra unutar ribosoma je uvijek isti tip (ekvivalent), koji ne ovisi o prirodi tih ostataka, što također čini da doprinose formiranju α-helix. Doista, α-helix je najtipičniji element sekundarne strukture proteina. Otvorili su ga Linus Pauling ( Liunus paulin) i Robert COREY ( Robert Corey.) Tko je, zajedno s Walterom Koltun ( Walter Koltun.) ponudio novu vrstu modela molekula.

U isto vrijeme, kada N-end (koji sadrži amino skupinu) rastućeg lanca proteina izlazi iz tunela i uronjen u otopinu, fizički-kemijski uvjeti ovog medija počinje djelovati, a protein počinje slušati njihova pravila.

Poznati molekularni biolog akademik Alexander Spirin u tom pogledu označava tri razlike između preklapanja in vitro. i in vivo.:

1. Prvo, početna konformacija je drugačija: ako u eksperimentalnim uvjetima, Renaulting počinje s određenim stanjem raspoređenog lanca u otopini, zatim u slučaju ribosomatske vlasti, počinje s određenom konformacijom koju daje ribosomalni kanal.
2. Drugo, s pamučnim sklopivom, sklopiv počinje s n-end, to jest, proces sklopivog smjera je usmjeren, au slučaju sklopivanja bez sudjelovanja ribosoma, potraga za konformacijama se provodi na jednom cijelu molekulu.
3. Treća razlika leži u činjenici da je u slučaju pamučnog savijanja, C-kraj proteina lanca fiksiran s ribosomom, u odnosu na veliku česticu, što dovodi do stabilizacije međuproizvodnih struktura (vidi gore), i u slučaj ponovnog otkrivanja in vitro. Ova stabilizacija se ne događa.

Ta se razmatranja ponovno pokazuju da se biološka pitanja ne mogu riješiti "suhom" korištenjem bioinformatičkih metoda. Čak i najviše, čini se, potvrđeni računalni modeli mogu biti netočni ako su izgrađeni bez uzimajući u obzir čimbenike koji aktivno djeluju u prirodi.

Da bi se riješio problem preklapanja, razvijaju se takozvani empirijski potencijali: upareni razlozi ostataka, vodikovih veza, torzijskim kutovima, centrima bočnih lanaca i mnogi drugi ,. Na primjer, potencijal solvata omogućuje predviđanje, unutar ili izvan proteina će biti aminokiselinski ostatak (respektivno, bellulirani ili izloženi), ovisno o njegovoj hidrofobnosti. Poznato je da samo aminokiseline "ljubav" voda ( hidrofilni), najvjerojatnije će se nalaziti na površini proteinske molekule, dok su drugi "ne kao" ( hidrofobni) i "sakriti" u više nedostupni za područje otapala molekule, ostavljajući ostale ostatke (sl. 5). Hidrofobni učinak je od velike važnosti u preklapanju proteina.

Slika 5. Hidrofobnost aminokiselina utječe na njihovu prostorni raspodjelu (na primjeru jedne od ljudskih dehidrogenaza). Prikazane su hidrofilne aminokiseline plavi cvijet, hidrofobno - crvena, Može se vidjeti da hidrofilni ostaci imaju tendenciju da se nalaze na otapalu otvorenom za otapalo, dok hidrofobne - u zatvorenim područjima molekule.

pDB baza podataka (PDB ID 5ics)

Važan aspekt formiranja proteinske strukture u svim fazama je formiranje veza između radikala (bočnih lanaca) aminokiselinskih ostataka. Oni su različiti: hidrofobni, elektrostatički i drugi. Zanimljiva izvedba je formiranje disulfidnih veza ("mostova") zbog interakcije cisteinskih bočnih lanaca sumpornih lanaca. Na primjer, u poznatom ribonukleasu, za proučavanje strukture koju je dobila Nobelovu nagradu, četiri takve veze. Međutim, ovdje sve nije tako jednostavno. Ako se protein lanac uključuje dva atoma sumpora koji pripadaju cisteinu, lako je reći da se može formirati jedan disulfidni most. Ali ako su atomi sumpora, na primjer, deset i, prema tome, pet ss-linkova, onda ne možemo definitivno reći koje će sumpornim atomima međusobno komunicirati u parovima (i proteina). Prema izračunima Thomas Creiton ( Thomas Creighton.) Ako je u proteinima 5 disulfidnih veza, broj mogućih kombinacija već je 945, ako su takve veze 10, broj opcija je 654,729,075, a s 25 disulfidnih veza, taj broj prelazi 5 kvadrilijmova (više od 5,8 × 10 30). I samo jedna opcija se implementira u proteinu, a štoviše je isto! Treba napomenuti da je istina za samoorganizaciju proteina in vitro. ("U epruveti", "u staklu", to jest, u uvjetima eksperimenta, a ne u živom organizmu) u prikladnim uvjetima i in vivo. (u živom organizmu) se ne pojavljuje samoorganizacija disulfidnih obveznica. Njihovo obrazovanje katalizira poseban enzim - proteindisulfidizomeraza , ili Pdikoji je također u stanju "ispraviti" pogreške u slučaju nepravilnog stvaranja SS komunikacije, čime se prilagođava proces preklapanja ,.

Važno je shvatiti da je proces formiranja konačne strukture proteina nije samo u jednostavnom preklopnom lancu. U stanicama, proteini su podvrgnuti acetiliranju, glikozilaciji i mnogim drugim modifikacijama. Stoga, na primjer, broj različitih aminokiselina u proteinima prelazi poznate 20 ("čarobna dvadeset", prema artikuliranom izrazu Nobelovog laureta Francis Creeka). Dodatno, za formiranje složenih (oligomernih) proteina, formiranje određenih veza između pojedinih zaštita (na primjer, u molekuli hemoglobina, četiri protometra, koja je, zasebno sintetizirana lanci). Za mnoge proteine, osobito enzime, vezanost protetske skupine je važna, to jest, ne-osebujna komponenta. Mogu se pojaviti i druge konverzije.

Poznati su mnogi drugi obrasci preklapanja proteina. Veo se postupno podiže. Međutim, slika je još uvijek daleko od holističkog. Uspjesi predviđanja struktura samo su epizodični. U tom smislu, znanstvena zajednica napravila je sljedeći znatiželjni korak: privukla je široku javnost za rješavanje problema, stvarajući igru Sklop. , Svatko može sudjelovati u globalnom natjecanju. Suština igre je minimizirati proteinsko lanac kao kompaktan što je moguće prisutna u prirodi (sl. 6). Sa stajališta termodinamike, ova država odgovara minimalnoj slobodnoj energiji. Kompaktna molekula je dobivena od manje šupljine i otvorena hidrofobna područja, više otvorenija hidrofilna područja, vodikove veze u strukturama β-listova, manje "sudari" atoma, što je veći broj bodova, igrač se obračunava , Dakle, najveći broj bodova dobiva model s najmanju slobodnu energiju. Većina igrača Sklop. Imaju samo malu biokemijsku obuku ili ga uopće nemaju. Igra se temelji na Rosetta algoritmima i nije modeliranje struktura de novo.Koji su, kako su autori ispravno primijetili, još uvijek je izuzetno težak problem.

Slika 6. Usporedba različitih oblika zastupanja modela proteinskih konstrukcija (na primjeru jednog od ljudskih transfera). ali - Oblik, jasno pokazuje vrste sekundarnih struktura. b. - oblik koji pokazuje stvarnu lokaciju atoma proteinskih molekula u prostoru ( Popuniti prostor). Jasno je vidjeti da su molekule proteina vrlo zbirne, malo slobodnog prostora između atoma.

pDB baza podataka (PDB ID 5CU6)

Skupina igrača Sklop. Sudjeluje u Casp. Igra je već pokazala svoju učinkovitost u predviđanju struktura, pa čak i veću učinkovitost u usporedbi s drugim metodama, a također je riješila ozbiljan znanstveni problem strukture virus proteaze majmuna imunodeficijencije, koji znanost nije mogla riješiti više od desetljeća.

Govoreći o korištenju različitih metoda i sredstava za rješavanje problema u raspravi, uvijek se treba pamtiti da se sve sekvence ne mogu strogo valjati na određeni način. Vjerojatno, mi, gledamo rezultate na koje je došlo do evolucije, vidimo samo one sekvence koje se mogu presaviti, jer su izvršili svoje funkcije i su podržane odabirom.

"Guvernancija" za proteine \u200b\u200b- pratilice

Govoreći o sklapanju, usredotočili smo se na relativnu autonomiju ovog procesa: molekula proteina uzima određenu konformaciju na temelju njegove primarne strukture, a ona se javlja u specifičnim (što je važno) fizikalokemijskim uvjetima (kiselost, temperatura, otapala priroda, itd ,). Ipak, ne bi trebalo biti dojma da je sklopivo apsolutno neovisno, posebno za velike proteine. Upravo smo spomenuli enzim PDI koji pomaže vjeveri da se ispravno okrene. Uz ovaj enzim, postoje i drugi (na primjer, PPI - peptidil shed-cis / trans izomeraze ). Ali enzimi nisu jedina skupina proteina koji pomaže ispravno pretvoriti u druge proteine. Postoji još jedna posebna skupina proteina koji igraju važnu ulogu u sklapanju. Nazivaju se kapetarima.

Pratilica - složeni proteini s konzervativnim (to jest, evolucijski mali) mehanizam djelovanja, pronađen u svim kraljevstvima divljih životinja. To je razumljivo: njihova je uloga u životu stanica ogromna. Kao što je gore spomenuto, theingsening protein lanac izlazi iz ribosoma. Još je nezrela i ostaje u takozvanoj "otopljenoj" državi. Takve nezrele molekule podliježu zlo utjecaju okoliša: mogu komunicirati s drugim staničnim proteinima, formirajući agregate, koji mogu dovesti do bolesti, na primjer, Alzheimerove bolesti ili Parkinsona. No, tu je i "pravi" tečaj, koji može (i treba) biti usmjeren razvojem proteina, je put koji će voditi rastaljenu kuglu u izvornu državu. Ovdje i pomoći prationicama, "Podkarayuyu" i uzbudljivim bjelančevinama na izlazu iz ribosomalnog tunela i tako vođenje nereliranih proteina koji su na sudbonosnom raskrižju u pravom putu. Pratelje su pozvani tako da nema nesreće: prije u Engleskoj, starija je doživjela dama koja je to nazvala, koja je pratila mladu djevojku koja je prvi put objavila pod vodstvom i zadržala je od zločinskih kontakata. (Pojam "Shaperone" i sada se koristi u bliskim vrijednostima.) Pratelje nisu specifične za različite aminokiselinske sekvence u nastinskim lancima, ali mogu razlikovati zrele proteine \u200b\u200bod nezrelog i djelovati na potonje.

Najvažnija skupina pratitelja - Šaperonin, Njihova struktura je zanimljiva: oni su vrpci sastavljeni od dva prstena. Sklopivi protein spada u Shaperonin, a "ulaz" je zatvoren posebnom "kapu" ili zatvaranjem rubova blokova iz kojih je prsten koji se sastoji, tako da molekula proteina ne ostavlja cratina ispred vremena ( Slika 7). U takvom zaštićenom stanju, protein može napokon uzeti domorodnu konformaciju. Do sada se procesi koji se pojavljuju unutar bačva chaperoninu su mali.

Slika 7. Shematski prikaz dvije vrste obruka - I i II. ali - Type I Chaperoonins su karakteristični za bakterije (chaperone Gorje ima strukturu cijevi sastoji se od dva prstena, u blokovima od 7 "; Unutar chaperonin - komora u kojoj je konverzija rastaljenog globula u izvornu; Barrel zatvara "poklopac" - Grob.); b. - Praznik tipa II karakteristične za arheees i eukariote (ovdje svaka od dva prstena sastoji se od 8 "blokova"; zatvaranje komore se ne događa zbog povezivanja "pokrova", ali prema mehanizmu objektiva fotoaparata ).

Mora se reći da pratitelji ne samo da sudjeluju u preklapanju zrenja lance, već i pomoći "slomljenim" proteinskim strukturama koje su se dogodile u ćeliji kao rezultat određenih utjecaja, ponovno poduzeti ispravnu konformaciju. Najtipičniji razlog za takve "kvarove" - \u200b\u200btoplinski šok, to jest, podizanje temperature. U tom smislu često se koriste i druge kapele - proteini topline ( proteini topline, hsp) ili proteini stresa. Šaperoni izvode druge važne funkcije u stanici, na primjer, proteinski prijevoz kroz membrane i sklop oligomernih proteina.

Zaključak

Dakle, sljedeći uvjeti su strogo potrebni za preklapanje proteina: primarnu strukturu, specifične fizikalno-kemijske uvjete, kao i dvije skupine pomoćnih proteina - specifičnih enzima i nespecabilnih obruka.

Sumiranje, recimo da je proteinska vlast jedan od središnjih problema moderne biofizike. I iako postoji veliki arsenal podataka o ovom fenomenu, to je još uvijek neprekidno, što je u konačnici izraženo, u konačnici, u nemogućnosti predviđanja trodimenzionalne strukture na temelju aminokiselinske sekvence (to se također odnosi na velike, uključujući oligomerni , Proteini). Uspjesi u ovom području, a posebno modeliranje de novo. (2005). Znanost. 309 , 78–102;

Ljudski genom: kako je to bilo i kako će biti;

Rigden D.J. Iz strukture proteina funkcionira s bioinformatikom. Springer Science + Poslovni mediji B.V, 2009. - 328 p.;

Finkelstein A.V. i perad ob Fizika proteina: tijek predavanja s bojama i stereoskopskim ilustracijama i zadacima (3. ed., Xrech. I dodajte.). M.: KDU, 2012. - 456 s.;

Ivanov V., Rabinovich A.L., Khokhlov a.R. Metode računalne simulacije za proučavanje polimera i biopolimera. M.: Librok, 2009. - 662 s.;

Greene L.H., Lewis T.e., Addou S., manžeta A., Dallman T., Dibley M. i sur. (2007). , , M.: Visoka škola, 1986. - 303 p.; Intracelularna regulacija formiranja native prostorne strukture proteina kanal eukariotskog Shaperonina otvara se kao dijafragma fotoaparata;

Anfrinsen C.b. (1973). Načela koja upravljaju preklapanjem bjelančevina. Znanost. 181 , 223–230.

Preklapanje je proces polaganja izduženog polipeptidnog lanca u ispravnu trodimenzionalnu prostorni strukturu. Kako bi se osiguralo preklopljenje, koristi se skupina pomoćnih proteina nazvanih obruka (pratitelj, Franz. - Satelit, Nannik). Oni sprječavaju interakciju novootkrivenih proteina jedni s drugima, izoliraju hidrofobne dijelove proteina iz citoplazme i "uklonite" unutar molekule, a protein domene su pravilno postavljene. Predsjednici su zastupali obitelji koje se sastoje od homolognih struktura i proteinskih funkcija koje se razlikuju u prirodi izraza i prisutnosti u različitim staničnim odjeljcima.

Općenito, pratitelji pridonose tranziciji strukture proteina s primarne razine na tercijarnu i kvartarni, ali oni nisu dio konačne strukture proteina.

Novosintheses proteini nakon pristupanja s ribosomima za pravilno funkcioniranje treba položiti u stabilne trodimenzionalne strukture i ostati takva u cijelom funkcionalnom životu stanice. Održavanje kontrole kvalitete strukture proteina i provodi se od strane kapetara kataliziranje polaganja polipeptida. Montaža poliproteina i polaganje multi-stanica kompleksa također provodi chapes. Šaperoons se vežu za hidrofobna područja nepravilno položenih proteina, pomažu im uvijati i postići stabilnu prirodnu strukturu i tako spriječiti njihovo uključivanje u netopljive i nefunkcionalne agregate. Tijekom funkcionalnog života proteini se može podvrgnuti različitim stresu i denaturaciji. Takvi djelomično denaturirani proteini mogu biti, prvo, meta proteaza, drugo, agregata i, treće, da se uklopi u prirodnu strukturu uz pomoć kapetara. Ravnoteža i učinkovitost s kojom se ta tri procesa događaju omjerom komponenti uključenih u te reakcije.

Prijevoz mnogih bjelančevina iz jednog odjeljka u drugi.

Sudjelovanje u signalnim stazama. Na primjer, prisutnost HSP70 je potrebno za aktiviranje fosfataze, koja defosforilacijom inhibira JNK proteincinazu, komponenta signala apoptoze izazvanog stresom, tj. HSP70 je dio antipoptotskog signalnog puta.

Reguliranje funkcija različitih molekula. Na primjer, steroidni receptor koji se nalazi u citoplazmi povezan je s Hsp90; Ligand pada u citoplazmu se pridružuje receptoru i pomiče vlaknu iz kompleksa. Nakon toga, ligand receptor kompleks stječe sposobnost veže na DNA, migrira u kernel i obavlja funkciju transkripcijskog faktora.

U prekidu funkcija pratitelja i odsutnosti preklapanja u ćeliju, se formiraju se sedimenti proteina - razvija amiloidoza. Amiloid je glikoprotein, čiji je glavna komponenta fibrilarna proteina. Oni tvore fibrile koji imaju karakterističnu smetoskopsku strukturu. Fibrilarni amiloidni proteini su heterogeni. Postoji oko 15 varijanti amiloidoze.

Pribor

Čini se da sklopivanje s sudjelovanjem prerade i pratitelja dovodi do ispravnog. Najoptimalnija struktura u energetskim i funkcionalnim odnosima. Međutim, nije. Postoji skupina ozbiljnih neuroloških bolesti zbog nepravilnog preklapanja jednog, prilično određenog proteina.

Poznato je da PRP može postojati u dvije konformacije - "zdrave" - \u200b\u200bPRPC, koji ima u normalnim stanicama (c - s engleskog. Cellular - "Cellular"), u kojem prevladavaju alfa spirale i "patološki" - prpsc , zapravo Prion (sc-iz scrapie), za koji je karakterizirana prisutnost velikog broja beta-teška.

Protein dolaska s anomalnom trodimenzionalnom strukturom je sposoban izravno katalizirati strukturnu transformaciju homolognog normalnog staničnog proteina u sebi sličan (dolasci), pridruživanje ciljanom proteinu i mijenja ga konformaciju. U pravilu, prvo stanje proteina karakterizira prijelaz α-heliksa proteina u β-sloja.

Ako uđete u zdravu ćeliju, PRPPSC katalizira prijelaz stanice PRPC na sufront konformaciju. Akumulacija prionskog proteina popraćena je njegovom agregacijom, formiranjem visoko naručenih fibrila (amiloida), koji na kraju dovodi do smrti ćelije. Čini se da se oslobođeni prion može prodrijeti u susjedne stanice, što uzrokuje njihovu smrt.

Funkcije PRPC proteina u zdravoj stanici - održavajući kvalitetu mimelinske ljuske, koja je u odsutnosti ovog proteina postupno razrijeđena. U normi, PRPC protein je povezan s staničnom membranom, glikozilira ostatkom sialijske kiseline. Može izvesti cikličke prijelaze unutar ćelije i natrag na površinu tijekom endo i egzocitoze.

Do kraja, mehanizam spontane pojave prionnih infekcija nije jasan. Smatra se (ali još nije potpuno dokazano) da se prione formiraju kao posljedica pogrešaka u biosintezi proteina. Mutacije gena koji kodiraju dolaske (PRP), emitiraju pogreške, procese proteolize smatraju se glavnim kandidatima za mehanizam pojave priora.

Dakle, prioni su posebna klasa zaraznih agensa, čisto proteina, ne-nukleinske kiseline koje uzrokuju ozbiljne bolesti središnjeg živčanog sustava kod ljudi i brojne višim životinjama (t. "Spori infekcije").

Postoje podaci koji daje razlog da vjeruju da prioni nisu samo zarazne agense, već i imaju funkcije u normalnim bioprocesima. Na primjer, postoji hipoteza da se kroz prione provodi mehanizam genetski određenog stohastičkog starenja.

Prioni - jedini poznati infektivni agenti čija se reprodukcija događa bez sudjelovanja nukleinskih kiselina.

U drugoj polovici 20. stoljeća liječnici su se suočili s neobičnim ljudskim bolestima - postupno progresivno uništavanje mozga, što je rezultat smrti živčanih stanica. Ova bolest je dobila ime spongy encefalopatije. Slični simptomi su bili poznati već dugo vremena, ali nisu se uočavali kod osobe, već u životinjama (ovce za struganje), a već dugo nisu pronašli dovoljnu razumnu povezanost između njih.

Novi interes za proučavanje nastala je 1996. godine, kada se u Velikoj Britaniji pojavio novi oblik bolesti, označen kao "nova verzija bolesti Creitzfeldt-Jacob.

Važan događaj bio je širenje "kravlje bjesnoće" u Velikoj Britaniji, čija je epidemija bila prva u 1992-1993, a zatim je 2001. godine pokrila nekoliko europskih država, ali ipak, izvoz mesa u mnoge zemlje nije prekinut. Bolest je povezana s uporabom "očiglednog" brašna kostiju u hrani i premiksa izrađenih od trupova palih ili bolesnih životinja, možda i nisu imali očigledne znakove bolesti.

Načini prijenosa uzročnog čimbenika bolesti, mehanizmi prodiranja u tijelo i patogeneza bolesti još nisu dovoljno.

Prioni sisavaca - sovipitale encefalopatije sponžnjenja

Struganje ovce i kozje pomicanja OVPRPSC

Prijenosna encefalomiopatija Mink (deset) Prion Ten i MKPRPSC

Kronična rasipačka bolest (CWD) jelena i los CWD ubod MDEprpsc

Spongeos encefalopatije goveda (HCCC) krava Prion Bovprpsc

Spongy encefalopatija mačja (hek) mačke Prion Gek FEK FEKSC

Spongeous encefalopatija egzotična jedinica (EUE) Antelope i Big Kund Eue ubod Nyaprepsc

Kuru ljudi ubode Huprpsc

Bolest Crazzfeld-Jacob (BKY) ubode BKA Huprpsc

(Nova) varijanta Creutzfeldt-Jakob (VCJD, NVCJD) Ljudi VCJD HUPRPSC

Herstrena-Strocera-Sheinkers sindrom (GSS) GSS ljudi stižu HUPRPSC

Fatalna obiteljska nesanica (FSB) Ljudi ubode FSB HUPRPS

Osoba se može zaraziti priovima sadržanim u hrani, jer ne uništavaju enzimi probavnog trakta. Budući da nisu adsorbirani crijevnim zidovima, mogu prodrijeti u krv samo kroz oštećena tkiva. U konačnici, padaju u središnji živčani sustav. Tako se prenosi nova verzija bolesti Creitzfeldt-Jacob (NVCJD) (NVCJD), koji su ljudi zaraženi nakon jela govedine koja sadrži živčane tkanine iz glave stoke, bolesne bulces encefalopatije (BSE, kravlje bjesnoće).

U praksi se dokazuje mogućnost pribora zaraze tijela s miševima za kapljicu zraka.

Prioni mogu prodrijeti u tijelo i parenteralno. Slučajevi infekcije intramuskularnom primjenom lijekova od humane hipofize (uglavnom hormone rasta za liječenje patuljki), kao i infekciju mozga s alatima za neurokirške operacije, budući da su prioni otporni na trenutno korištene termalne i kemijske metode sterilizacije. Ovaj oblik bolesti Creitzfeldt-Jacoba naznačen je kao ne-vodik (1CJD).

Uz određene, nepoznate uvjete, spontana transformacija pronskog proteina može se pojaviti u ljudskom tijelu u Prioru. Dakle, takozvani cratetzfeldt-Jacob (SCJD) se događa, prvi put opisan 1920. godine, međusobno neovisno od strane Gansa Gerharda Kreitzfeldt i Alphanace Maria Jacob. Pretpostavlja se da je spontana pojava ove bolesti povezana s činjenicom da u normalnom tijelu u ljudskom tijelu postoji mali broj priova, koji se učinkovito eliminiraju staničnim aparatima golgi. Povreda ove sposobnosti stanica "samočišćenja" može dovesti do povećanja razine priova iznad dopuštene granice norme i na njihovu daljnju nekontroliranu distribuciju. Razlog za pojavu sporadične bolesti Creitzfeldt-Jacob prema ovoj teoriji je kršenje funkcije GOLGI uređaja u stanicama.

Posebna skupina prionskih bolesti su nasljedne (kongenitalne) bolesti uzrokovane mutacijom prvog gena proteina, što čini pojavljivanje proteonskog proteina osjetljivijom na spontanu promjenu u prostornoj konfiguraciji i pretvara ih u priove. Nasljedni oblik nasljednih bolesti uključuje nasljedni oblik Craitzfeldt-Jacoba (FCJD), koji se promatra u brojnim zemljama u svijetu. Uz prionsku patologiju, najviša koncentracija priova pronađena je u živčanom tkivu zaraženih ljudi. Prioni se nalaze u limfnom tkivu. Prisutnost priova u biološkim tekućinama, uključujući slinu, još nije bila jedinstveno potvrđena. Ako je ideja o stalnoj pojavi malog broja prvaka istinita, može se pretpostaviti da će novi, osjetljiviji dijagnostički metode otvoriti taj broj priona razbacanih tijekom različitih tkiva. U tom slučaju, međutim, o tome će se raspravljati o "fiziološkoj" razini priora, koji nisu prijetnja ljudima.