Посттрансляционные модификации полипептидной цепи

Пептидная цепь, растущая в процессе трансляции, принимает вторичную и третичную структуру в результате сложного многоступенчатого процесса, идущего во времени. Для образования правильной структуры с еще не свернувшейся пептидной цепью связываются специальные белки – шапероны. Шапероны обладают сродством к экспонированным гидрофобным участкам п/п цепи. Связывание с шаперонами препятствует агрегации с другими белками и тем самым создает условия для нормального сворачивания растущего пептида. Взаимодействие с шаперонами – процесс энергозависимый: при освобождении шаперонов гидролизуется АТР (рис. 31.7).

Шапероны принадлежат к трем белковым семействам, т.н. белкам теплового шока – heat shok proteins (hsp60, hsp70, Hsp90). Свое название эти белки получили потому, что их синтез возрастает при повышении температуры и других формах стресса. При этом они выполняют функцию защиты белков клетки от денатурации. Белки – представители семейства hsp70 – связываются на начальной фазе образования растущего пептида. Одни из них контролируют процесс сворачивания белка hsp60 охватывают синтезированный полипептид наподобие бочонка, тем самым обеспечивая условия для принятия правильной конформации.

Рис. 31.7. Роль шаперонов в фолдинге полипептидной цепи

Превращение линейной немодифицированной пептидной цепи в полноценный функциональный белок (созревание) осуществляется в результате многостадийного процесса, который начинается сразу же после начала трансляции и протекает в просвете ЭР (рис. 31.8).

Прежде всего соответствующая пептидаза отщепляет сигнальный пептид (1). Фермент узнает точку расщепления в составе специфической N-концевой последовательности белка. Путем окисления боковых цепей цистеина образуются дисульфидные мостики, правильность положения которых контролируется протеиндисульфид-изомеразой (2). Пептидилпролил-изомераза контролирует цис-транс-изомеризацию Х-Рrо-связей в синтезируемом пептиде (3). Трансгликозидазы переносят олигосахариды в блоке с долихолом(длинноцепочечным изопреноидом) на определенные остатки аспарагиновой кислоты в белке, тем самым осуществляя N-гликозилирование белка (4). Гликозидазы «подстригают» олигосахариды, отщепляя избыточные остатки глюкозы и маннозы (5).

Рис.31.8. Примеры посттрансляционной модификации полипептидной цепи

Для того чтобы растущая полипептидная цепь могла свернуться необходимым образом, с еще линейным участком цепи временно связываются шапероны (6). Эти белки направляют процесс свертывания цепи путем подавления нежелательных побочных взаимодействий. Наиболее важным шапероном, присутствующим в просвете ШЭР. является белок связывания(BiP, от англ. binding protein). Когда вновь образованный белок приобретает правильную вторичную и третичную структуру и остатки глюкозы удалены полностью, он с помощью транспортных везикул перемещается в аппарат Гольджи. В аппарате Гольджи осуществляются следующие ферментативные стадии модификации белка: фосфорилирование (7) и отщепление с последующим переносом (перегруппировка) остатков сахаров с помощью гликозидаз и гликозилтрансфераз (8). Эта модификация имеет целью образование специфической олигосахаридной структуры в гликопротеинах.

Библиографический список

Основная литература

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. И др. Молекулярная биология клетки: В 3-х т. – М.: Мир, 1994. Т.1. - с. Т.2. - с. Т.3. - с.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд.. перераб. и доп. – М.: Медицина, 1998. – 704 с.: ил. – (Учеб. лит. для студентов мед. вузов).

3. Биохимия: Учебник /Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2003. – 784 с.: ил. ‒ (Серия «XXI век»).

4. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами /Под ред Е.С. Северина, А.Я Николаева. – М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001. – 448 с.: ил. ‒ (Серия «XXI век»).

5. Граник В.Г. Метаболизм эндогенных соединений: Монография. – М.: Вузовская книга, 2006. – 528 с.: ил.

6. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1998. – 479 с.: ил.

7. Кольман Я., Рэм К-Г. Наглядная биохимия. – М.: Мир, 2000. – 469 с.

8. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биологи: Учеб. для студ. пед. вузов. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 400 с.

9. Молекулярная биология: Структура и биосинтех нуклеиновых кислот: Учеб. для биол. спец. вузов/В.А. Агол, А.А. Богданов, В.А. Гвоздев и др.; Под ред А.С. Спирина. – М.: Высш.шк., 1990. – 352 с.

10. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов. – М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2003. – 544 с.: ил.

11. Мюльберг А.А. Фолдинг белка: Учеб. Пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. – 156 с.

12. Николаев А.Я. Биологическая химия: Учебник. – 3-е изд.. перераб. и доп. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2007. – 568 с.: ил.

13. Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987.

14. Спирин А.С. Молекулярная биология. Структура рибосомы и биосинтез белка – М.: Высшая школа, 1986. – 303 с.

15. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков: Учеб. для биол. спец. вузов /Под ред А.С. Спирина. ‒ М.: Высш.шк., 1996. – 335 с.: ил.

16. Фаллер Д.М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки. Руководство для врачей. Пер. с англ. – М.: БИНОМ-Пресс, 2003. – 272 с.: ил.

17. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии: Учеб. Для хим. И биол. Спец. пед. Ун-тов и ин-тов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.:Изд-во «Агар», 1999. – 512 с.: ил.

18. Шульц Г., Ширмер Р. Принципы структурной организации белков. _ М.: Мир, 1982.

19. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М.: НИИ Биомед. химии РАМН, 1999.

Дополнительная литература

1. Белки и пептиды: В 2-х т.- М.: Наука, 1995. – Т.1. – 448 с.

2. Досон Р., Элиот Д., Элиот У., Джонс К. Справочник биохимика. – М.: Мир, 1991. – 544 с.

3. Мецлер Д. Биохимия. В 3-х т. - М.: Мир, 1980.

4. Овчинников Ю.В. Биоорганическая химия. – М.: Наука, 1987. – 815 с.

5. Проблема белка. Т.1: Химическое строение белка /Е.М. Попов, П.Д. Решетов, В.М. Липкин и др. – М.: Наука, 1995. – 496 с.

6. Проблема белка. Т.2: Пространственное строение белка /Е.М. Попов, В.В. Демин, Е.Д. Шибанова. – М.: Наука, 1996. – 480 с.

7. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. В 2-х т. Пер. с англ. - М.: Мир, 1998.

8. Кларк Д., Рассел Л. Молекулярная биология. – М.: ЗАО «Компания КОНД», 2004. – 472 с.

9. Успехи биологической химии. (периодическое издание, 1998-2005). - Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН.

10. Elliott W., Elliott D.C. Biochemistry and Molecular Biology. Second edition - Oxford : University Press, 2001. – 586 p.

11. Leninger A., Nelson D.L., Cox M.M. Principles of Biochemistry (Fourth Edition). Электронный ресурс (www.Molbiol.ru).