Mókusok

A fehérjék ( fehérjék , polipeptidek [1] ) nagy molekulatömegű szerves anyagok , amelyek alfa - aminosavakból állnak , amelyek peptidkötéssel láncba kapcsolódnak . Az élő szervezetekben a fehérjék aminosav-összetételét a genetikai kód határozza meg, a legtöbb esetben 20 standard aminosavat használnak fel a szintézisben . Sok kombinációjuk sokféle tulajdonságú fehérjemolekulát hoz létre. Ezenkívül a fehérjében lévő aminosavak gyakran poszttranszlációs módosulásoknak vannak kitéve , amelyek mind azelőtt előfordulhatnak, hogy a fehérje elkezdené ellátni funkcióját, mind a sejtben végzett „munkája” során. Az élő szervezetekben gyakran több különböző fehérjemolekula alkot komplex komplexeket, például fotoszintetikus komplexet .

A fehérjék funkciói az élő szervezetek sejtjeiben szerteágazóbbak, mint más biopolimerek  – poliszacharidok és DNS – funkciói . Így az enzimfehérjék katalizálják a biokémiai reakciók lefolyását, és fontos szerepet játszanak az anyagcserében. Egyes fehérjéknek szerkezeti vagy mechanikai funkciójuk van, citoszkeletont képeznek, amely megőrzi a sejtek alakját. A fehérjék kulcsszerepet játszanak a sejtjelátviteli rendszerekben , az immunválaszban és a sejtciklusban is .

A fehérjék az állati és emberi táplálkozás fontos részét képezik (fő források: hús, baromfi, hal, tej, dió, hüvelyesek, gabonafélék; kisebb mértékben: zöldségek, gyümölcsök, bogyók és gombák), mivel az összes esszenciális aminosav és egy része must . fehérjetartalmú ételekkel jöjjön. Az emésztés során az enzimek a bevitt fehérjéket aminosavakra bontják, amelyeket a szervezet saját fehérjéinek bioszintetizálására használnak fel, vagy energiatermelés céljából tovább bontják .

Az első fehérje, az inzulin aminosavszekvenciájának fehérjeszekvenálással történő meghatározása  Frederick Sanger kémiai Nobel -díját hozta 1958 - ban . A hemoglobin és a mioglobin fehérjék első háromdimenziós szerkezetét röntgendiffrakciós módszerrel Max Perutz és John Kendrew szerezte meg az 1950-es évek végén [2] [3] , amiért 1962 -ben kémiai Nobel-díjat kaptak .

Tanulmánytörténet

A fehérjét először ( glutén formájában ) 1728-ban az olasz Jacopo Bartolomeo Beccari nyert búzalisztből. A fehérjéket a 18. században a biológiai molekulák külön osztályaként azonosították Antoine de Fourcroix francia kémikus és más tudósok munkája eredményeként , amelyek során a fehérjék hő vagy savak hatására koagulálódnak ( denaturálódnak ). megjegyezte . Abban az időben olyan fehérjéket vizsgáltak, mint az albumin ("tojásfehérje"), a fibrin (a vérből származó fehérje ) és a búzaszemekből származó glutén .

A 19. század elején már volt némi információ a fehérjék elemi összetételéről, ismert volt, hogy a fehérjék hidrolízise során aminosavak keletkeznek . Ezen aminosavak egy részét (pl . glicin és leucin ) már jellemezték. Gerrit Mulder holland kémikus a fehérjék kémiai összetételének elemzése alapján azt feltételezte, hogy szinte minden fehérjének hasonló empirikus képlete van . 1836-ban Mulder javasolta a fehérjék kémiai szerkezetének első modelljét. A gyökök elmélete alapján több pontosítás után arra a következtetésre jutott, hogy a fehérje minimális szerkezeti egysége a következő összetételű: C 40 H 62 N 10 O 12 . Ezt az egységet "fehérjének" (Pr) nevezte (a görög protos szóból - először, elsődleges ), az elméletet pedig "fehérjeelméletnek" [4] . Magát a "fehérje" kifejezést Jacob Berzelius svéd kémikus javasolta [5] . Mulder elképzelései szerint minden fehérje több fehérjeegységből, kénből és foszforból áll . Például azt javasolta, hogy a fibrin képletet 10PrSP-ként írják le. Mulder a fehérjék - aminosavak - bomlástermékeit is tanulmányozta, és az egyik ( leucin ) esetében kis hibahatárral meghatározta a molekulatömeget - 131 dalton . A fehérjékre vonatkozó új adatok felhalmozódásával a fehérjeelméletet kritizálni kezdték, de ennek ellenére az 1850-es évek végéig még általánosan elfogadottnak számított.

A 19. század végére a fehérjéket alkotó aminosavak többségét tanulmányozták. Az 1880-as évek végén. A. Ya. Danilevsky orosz tudós megállapította a peptidcsoportok (CO-NH) létezését a fehérjemolekulában [6] [7] . 1894-ben Albrecht Kossel német fiziológus olyan elméletet terjesztett elő, amely szerint az aminosavak a fehérjék fő szerkezeti elemei [8] . A 20. század elején Emil Fischer német kémikus kísérletileg bebizonyította, hogy a fehérjék peptidkötésekkel összekapcsolt aminosavakból állnak . Elvégezte egy fehérje aminosavszekvenciájának első elemzését és elmagyarázta a proteolízis jelenségét .

A fehérjék szervezetekben betöltött központi szerepét azonban csak 1926 -ban ismerték fel, amikor is James Sumner amerikai kémikus (később kémiai Nobel-díjas) kimutatta, hogy az ureáz enzim fehérje [9] .

A tiszta fehérjék izolálásának nehézségei megnehezítették tanulmányozásukat. Ezért az első vizsgálatokat a nagy mennyiségben könnyen tisztítható polipeptidek felhasználásával végezték el, azaz vérfehérjékkel, csirketojással, különféle toxinokkal , valamint a vágás után felszabaduló emésztő/metabolikus enzimekkel. Az 1950-es évek végén az Armor Hot Dog Co. képes volt megtisztítani egy kilogramm szarvasmarha - hasnyálmirigy - ribonukleáz A -t, amely számos tanulmány kísérleti tárgyává vált.

William Astbury 1933 - ban vetette fel azt az elképzelést, hogy a fehérjék másodlagos szerkezete az aminosavmaradékok közötti hidrogénkötések kialakulásának eredménye , de Linus Paulingot tartják az első tudósnak, aki sikeresen meg tudta jósolni a fehérjék másodlagos szerkezetét. Később Walter Kauzman Kai Linnerström-Lang munkásságára támaszkodva jelentősen hozzájárult a fehérjék harmadlagos szerkezetének kialakulásának törvényszerűségeinek és a hidrofób kölcsönhatások szerepének megértéséhez ebben a folyamatban . Az 1940-es évek végén és az 1950-es évek elején Frederick Sanger kifejlesztett egy fehérjeszekvenálási módszert , amellyel 1955-ig meghatározta két inzulinlánc aminosavszekvenciáját [10] [11] [12] , bizonyítva, hogy a fehérjék aminosavak lineáris polimerei. és nem elágazó (mint egyes cukrokban ) láncok, kolloidok vagy ciklok . Az első fehérje, amelynek aminosav-szekvenciáját szovjet/orosz tudósok állapították meg, az aszpartát-aminotranszferáz volt 1972 -ben [13] [14] .

Az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején ismertté váltak a röntgendiffrakcióval (röntgen-szerkezeti elemzéssel) nyert fehérjék első térbeli szerkezetei, a 80-as években pedig a mágneses magrezonancia segítségével felfedezett struktúrák  . 2012 -ben a Protein Data Bank körülbelül 87 000 fehérjeszerkezetet tartalmazott [15] .

A 21. században a fehérjék kutatása minőségileg új szintre lépett, amikor nemcsak az egyes tisztított fehérjéket vizsgálják, hanem az egyes sejtek , szövetek nagyszámú fehérje számának és poszttranszlációs módosulásának egyidejű változását is. vagy egész organizmusok. A biokémia ezen területét proteomikának nevezik . A bioinformatikai módszerek segítségével nemcsak a röntgendiffrakciós adatok feldolgozása vált lehetővé , hanem egy fehérje szerkezetének előrejelzése is az aminosavszekvenciája alapján. Jelenleg a nagy fehérjekomplexek krioelektronmikroszkópos vizsgálata és a fehérjedomének térbeli szerkezetének számítógépes programok segítségével történő előrejelzése közeledik az atomi pontossághoz [16] .

Tulajdonságok

Méret

A fehérje mérete mérhető az aminosavak számában vagy daltonokban ( molekulatömeg ), de a molekula viszonylag nagy mérete miatt a fehérje tömegét származtatott egységekben - kilodaltonokban (kDa) fejezzük ki. Az élesztőfehérjék átlagosan 466 aminosavból állnak, és molekulatömege 53 kDa. A jelenleg ismert legnagyobb fehérje, a titin , az izom - szarkomerek  összetevője ; különböző változatainak (izoformáinak) molekulatömege 3000 és 3700 kDa között változik. Az ember talpizom titinje ( lat. soleus ) 38 138 aminosavból áll [17] .  

A fehérjék molekulatömegének meghatározására olyan módszereket használnak, mint a gélszűrés , poliakrilamid gélelektroforézis , tömegspektrometriás analízis , ülepedési analízis és mások [18] .

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Amfoterikus

A fehérjék amfoterek, azaz a körülményektől függően savas és bázikus tulajdonságokat is mutatnak. A fehérjék többféle, vizes oldatban ionizációra képes kémiai csoportot tartalmaznak: a savas aminosavak oldalláncainak karboxilcsoportjait ( aszparaginsav és glutaminsav ) és a bázikus aminosavak oldalláncainak nitrogéntartalmú csoportjait (elsősorban az ε- a lizin aminocsoportja és az amidincsoport CNH (NH 2 ) arginin , valamivel kisebb mértékben - a hisztidin imidazolcsoportja ) . Minden fehérjét egy izoelektromos pont (pI) jellemez - a közeg savassága ( pH ), amelynél a fehérje molekuláinak teljes elektromos töltése nulla, és ennek megfelelően nem mozognak elektromos térben (pl. , elektroforézis során ). Az izoelektromos ponton a fehérje hidratációja és oldhatósága minimális. A pI érték a savas és bázikus aminosavak arányától függ a fehérjében: a sok savas aminosavat tartalmazó fehérjékben az izoelektromos pontok a savas régióban találhatók (az ilyen fehérjéket savasnak nevezzük), a bázikusabb aminosavakat tartalmazó fehérjékben , a lúgos régióban (bázikus fehérjék). Egy adott fehérje pI értéke az ionerősségtől és a pufferoldat típusától függően is változhat , amelyben található, mivel a semleges sók befolyásolják a fehérje kémiai csoportjainak ionizációs fokát. Egy fehérje pI-je meghatározható például titrálási görbével vagy izoelektromos fókuszálással [18] .

Általánosságban elmondható, hogy egy fehérje pI-je attól függ, hogy milyen funkciót lát el: a legtöbb fehérje izoelektromos pontja a gerincesek szöveteiben 5,5 és 7,0 között van, azonban bizonyos esetekben az értékek szélsőséges régiókban találhatók: például a pepszin  esetében, egy erősen savas gyomornedv proteolitikus enzime pI ~ 1 [19] , a szalmin esetében pedig a lazactej protamin fehérje , melynek jellemzője a magas arginin tartalom, pI ~ 12. A nukleinsavakhoz kötődő fehérjék A foszfátcsoportokkal való elektrosztatikus kölcsönhatás gyakran a fő fehérjék. Ilyen fehérjék például a hisztonok és a protaminok.

Oldhatóság

A fehérjék vízben való oldhatóságukban különböznek egymástól . A vízben oldódó fehérjéket albuminoknak nevezik , ide tartoznak a vér- és tejfehérjék. Az oldhatatlan vagy szkleroproteinek közé tartozik például a keratin (a hajat, emlősszőrt, madártollat ​​stb. alkotó fehérje) és a fibroint , amely a selyem és a pókháló része [20] . Egy fehérje oldhatóságát nemcsak a szerkezete határozza meg, hanem olyan külső tényezők is, mint az oldószer jellege, az ionerősség és az oldat pH-ja [18] .

A fehérjéket szintén hidrofil és hidrofób csoportokra osztják . A hidrofilek közé tartozik a legtöbb citoplazma , sejtmag és intercelluláris fehérje , beleértve az oldhatatlan keratint és a fibroint is . A biológiai membránokat alkotó fehérjék többsége hidrofób, azaz integrált membránfehérjék, amelyek kölcsönhatásba lépnek a hidrofób membránlipidekkel [21] (ezeknek a fehérjéknek általában vannak hidrofil régiói is).

Denaturáció

A fehérje denaturációja a biológiai aktivitásában és/vagy a fiziko-kémiai tulajdonságaiban bekövetkező bármely változásra utal, amely egy kvaterner , harmadlagos vagy másodlagos szerkezet elvesztésével kapcsolatos (lásd a „Fehérjeszerkezet” részt). Általános szabály, hogy a fehérjék meglehetősen stabilak olyan körülmények között (hőmérséklet, pH, stb.), amelyek között normálisan működnek a szervezetben [9] . E körülmények éles változása fehérjedenaturációhoz vezet. A denaturálószer jellegétől függően megkülönböztetünk mechanikus (erős keverés vagy rázás), fizikai (hevítés, hűtés, besugárzás, ultrahangos kezelés ) és kémiai ( savak és lúgok , felületaktív anyagok , karbamid ) denaturációt [18] .

A fehérjedenaturáció lehet teljes vagy részleges, reverzibilis vagy irreverzibilis. A mindennapi életben a visszafordíthatatlan fehérjedenaturáció leghíresebb esete a tyúktojás főzése, amikor magas hőmérséklet hatására a vízben oldódó átlátszó fehérje ovalbumin sűrűvé, oldhatatlanná és átlátszatlanná válik. A denaturáció egyes esetekben reverzibilis, mint például a vízben oldódó fehérjék ammóniumsókkal történő kicsapásakor (kisózási módszer), és ezt a módszert használják tisztításukra [22] .

Szerkezet

A fehérjemolekulák lineáris polimerek , amelyek α-L-aminosav-maradékokból (amelyek monomerek ) állnak, és a fehérjék tartalmazhatnak módosított aminosav-maradékokat és nem-aminosav-komponenseket is. A tudományos irodalomban egy vagy három betűs rövidítést használnak az aminosavak megjelölésére. Bár első pillantásra úgy tűnhet, hogy a legtöbb fehérjében „csak” 20 féle aminosav felhasználása korlátozza a fehérjeszerkezetek sokféleségét, valójában a változatok száma aligha becsülhető túl: egy 5 aminosavból álló lánc esetében ez már több mint 3 millió, és egy 100 aminosavból álló lánc (kis fehérje) több mint 10 130 változatban mutatható be. A 2-től több tíz aminosavig terjedő hosszúságú láncokat gyakran nevezik peptideknek , magasabb polimerizációs fokú fehérjéknek , bár ez a felosztás nagyon feltételes.

Amikor egy fehérje képződik, az egyik aminosav α-karboxilcsoportja (-COOH) és egy másik aminosav α-aminocsoportja (-NH 2 ) kölcsönhatása eredményeként peptidkötések jönnek létre . A fehérje végeit N- és C-terminálisnak nevezzük, attól függően, hogy a terminális aminosav csoportok közül melyik szabad: -NH 2 vagy -COOH. A riboszómán történő fehérjeszintézis során az első (N-terminális) aminosav általában egy metionin , és a következő aminosavak az előző aminosav C-terminálisához kapcsolódnak.

Szervezeti szintek

K. Lindström-Lang a fehérjék szerkezeti szerveződésének 4 szintjének megkülönböztetését javasolta: primer , szekunder , tercier és kvaterner struktúrákat. Bár ez a felosztás némileg elavult, továbbra is használják [4] . A polipeptid elsődleges szerkezetét (aminosav-szekvenciáját) génjének szerkezete és genetikai kódja határozza meg , míg a magasabb rendű struktúrák a fehérje feltekeredése során jönnek létre [23] . Bár egy fehérje térszerkezetét összességében az aminosavszekvenciája határozza meg, meglehetősen labilis és külső körülményektől is függhet, ezért helyesebb a preferált vagy energetikailag legkedvezőbb fehérjekonformációról beszélni [4] .

Elsődleges szerkezet

Az elsődleges szerkezet a polipeptid lánc aminosavainak szekvenciája. A fehérje elsődleges szerkezetét általában az aminosavak egy vagy három betűs megjelölésével írják le.

Az elsődleges szerkezet fontos jellemzői a konzervatív motívumok  - az aminosavmaradékok stabil kombinációi, amelyek meghatározott funkciót látnak el, és számos fehérjében megtalálhatók. A konzervatív motívumok a fajok evolúciója során megmaradnak , gyakran lehetővé teszik egy ismeretlen fehérje működésének előrejelzését [24] . A különböző szervezetek fehérjéinek aminosav-szekvenciáinak homológiájának (hasonlóságának) mértéke alapján megbecsülhető az evolúciós távolság azon taxonok között , amelyekhez ezek az organizmusok tartoznak.

Egy fehérje elsődleges szerkezete meghatározható fehérje szekvenálási módszerekkel, vagy mRNS -ének elsődleges szerkezete alapján, genetikai kódtáblázat segítségével.

Másodlagos szerkezet

A másodlagos szerkezet egy polipeptidlánc egy fragmentumának lokális rendeződése, amelyet hidrogénkötések stabilizálnak . Az alábbiakban felsoroljuk a fehérje másodlagos szerkezetének leggyakoribb típusait [23] :

  • Az α-hélixek  sűrű tekercsek a molekula hosszú tengelye körül. Egy fordulat 3,6 aminosavból áll, a hélix osztásköze 0,54 nm [25] ( aminosavmaradékonként 0,15 nm ). A hélixet a H és O peptidcsoportok közötti hidrogénkötések stabilizálják, amelyeket 4 egység választ el. Bár az α-hélix lehet bal- vagy jobbkezes, a fehérjékben a jobbkezes dominál. A spirált a glutaminsav , lizin , arginin elektrosztatikus kölcsönhatása töri meg . Az egymáshoz közel elhelyezkedő aszparagin- , szerin- , treonin- és leucin-maradékok sztérikusan megzavarhatják a hélix képződését, a prolin-maradékok lánchajlítást okoznak, és az α-hélixeket is megtörik;
  • A β-lapok ( hajtogatott rétegek ) több cikk-cakk polipeptidlánc, amelyekben hidrogénkötések jönnek létre az elsődleges szerkezetben lévő, viszonylag távoli (0,34 nm aminosavmaradékonként [26] ) aminosavak vagy különböző fehérjeláncok között (ahelyett, hogy szorosan elhelyezkednének, mint pl. az α-hélix). Ezeket a szálakat N-terminálisaikkal általában ellentétes irányba (anti-párhuzamos orientáció) vagy ugyanabba az irányba (párhuzamos β-struktúra) irányítják. Lehetséges párhuzamos és antiparallel β-struktúrákból álló vegyes β-struktúra is [27] . A β-lemezek kialakulásához fontos az aminosavak oldalcsoportjainak kis mérete, általában a glicin és az alanin dominál ;
  • π-hélixek ;
  • 3 10 - spirálok;
  • rendezetlen töredékek.
Harmadlagos szerkezet

Tercier szerkezet - a polipeptid lánc térbeli szerkezete. Szerkezetileg különböző típusú kölcsönhatásokkal stabilizált másodlagos szerkezeti elemekből áll, amelyekben a hidrofób kölcsönhatások fontos szerepet játszanak. A harmadlagos struktúra stabilizálásában részt vesznek:

  • kovalens kötések (két cisztein - maradék között  - diszulfid hidak );
  • ionos kötések az aminosavak ellentétes töltésű oldalcsoportjai között;
  • hidrogénkötések;
  • hidrofób kölcsönhatások. Amikor kölcsönhatásba lép a környező vízmolekulákkal, a fehérjemolekula összehajlik, így az aminosavak nem poláris oldalcsoportjai izolálódnak a vizes oldatból; poláris hidrofil oldalcsoportok jelennek meg a molekula felületén.

A fehérjehajtogatás elveinek tanulmányozása kimutatta, hogy célszerű még egy szintet kiemelni a másodlagos szerkezet szintje és az atomi térszerkezet között - a hajtogatási motívumot (architektúra, szerkezeti motívum). A hajtogatási motívumot a másodlagos szerkezeti elemek (α-hélixek és β-szálak) kölcsönös elrendeződése határozza meg a fehérjedoménen belül  , egy kompakt gömböcskében, amely önmagában vagy egy nagyobb fehérje része lehet más doménekkel együtt. Vegyük például a fehérjeszerkezet egyik jellegzetes motívumát. A jobb oldalon látható globuláris fehérje, a trióz-foszfát-izomeráz egy α/β-hengernek nevezett hajtogató motívummal rendelkezik: 8 párhuzamos β-szál alkot egy β-hengert egy másik, 8 α-hélixből álló hengerben. Ilyen motívum a fehérjék körülbelül 10%-ában található [28] .

Ismeretes, hogy a hajtogató motívumok meglehetősen konzerváltak, és olyan fehérjékben fordulnak elő, amelyeknek nincs sem funkcionális, sem evolúciós kapcsolata. A hajtogatási motívumok meghatározása a fehérjék fizikai vagy racionális osztályozásának alapja (például CATH vagy SCOP) [28] .

A fehérje térszerkezetének meghatározásához röntgendiffrakciós elemzési módszereket, mágneses magrezonanciát és bizonyos típusú mikroszkópos módszereket alkalmaznak.

Quaterner szerkezet

Kvaterner szerkezet (vagy alegység, domén ) - több polipeptidlánc kölcsönös elrendeződése egyetlen fehérje komplex részeként. A kvaterner szerkezetű fehérjét alkotó fehérjemolekulák külön-külön képződnek a riboszómákon, és csak a szintézis befejezése után alkotnak közös szupramolekuláris szerkezetet. Egy kvaterner szerkezetű fehérje tartalmazhat azonos és különböző polipeptidláncokat is. A kvaterner szerkezet stabilizálásában ugyanazok a típusú kölcsönhatások vesznek részt, mint a harmadlagos szerkezet stabilizálásában. A szupramolekuláris fehérje komplexek több tucat molekulából állhatnak.

Szerkezettípus szerinti osztályozás

Az általános szerkezeti típus szerint a fehérjék három csoportra oszthatók:

  1. Fibrilláris fehérjék  - polimereket képeznek, szerkezetük általában erősen szabályos, és főleg a különböző láncok közötti kölcsönhatások támogatják. Mikrofilamentumokat , mikrotubulusokat , rostokat képeznek , támogatják a sejtek és szövetek szerkezetét. A fibrilláris fehérjék közé tartozik a keratin és a kollagén .
  2. A gömbfehérjék  vízben oldódnak, a molekula általános alakja többé-kevésbé gömb alakú.
  3. A membránfehérjéknek  doménjeik vannak, amelyek áthaladnak a sejtmembránon , de ezek egy része kinyúlik a membránból az intercelluláris környezetbe és a sejt citoplazmájába. A membránfehérjék receptorok funkcióját látják el, azaz jelátvitelt hajtanak végre, és különféle anyagok transzmembrán transzportját is biztosítják. A transzporter fehérjék specifikusak, mindegyik csak bizonyos molekulákat vagy egy bizonyos típusú jelet enged át a membránon.

Egyszerű és összetett fehérjék

A peptidláncok mellett sok fehérje nem aminosav csoportokat is tartalmaz, és e kritérium szerint a fehérjék két nagy csoportra oszthatók - egyszerű és összetett fehérjékre (fehérjékre). Az egyszerű fehérjék csak polipeptid láncokból állnak, a komplex fehérjék nem aminosav vagy protetikus csoportokat is tartalmaznak. A protéziscsoportok kémiai természetétől függően a következő osztályokat különböztetjük meg a komplex fehérjék között [20] :

Fehérje biofizika

A fehérje fizikai tulajdonságai a sejtben, figyelembe véve a vízhéjat és a makromolekulák zsúfoltságátnagyon összetettek. A fehérje rendezett "kristályszerű rendszer" - "aperiodikus kristály" [30] [31] hipotézise mellett szól a  röntgendiffrakciós analízis adatai (1 angström felbontásig ). [32] , nagy tömörítési sűrűség [33] , a denaturációs folyamat kooperativitása [34] és egyéb tények [35] .

Egy másik hipotézis mellett, a fehérjék folyadékszerű tulajdonságairól az intraglobuláris mozgások folyamataiban (korlátozott ugrás vagy folyamatos diffúzió modellje ), neutronszórási kísérletek [36] , Mössbauer spektroszkópia [37] [38] tanúskodnak .

Szintézis

Bioszintézis

Univerzális módszer: riboszóma szintézis

A fehérjéket az élő szervezetek aminosavakból szintetizálják a génekben kódolt információk alapján . Minden fehérje egyedi aminosav-szekvenciából áll, amelyet az ezt a fehérjét kódoló gén nukleotidszekvenciája határoz meg. A genetikai kód egy módja annak, hogy a DNS nukleotidszekvenciáját (RNS-en keresztül) egy polipeptidlánc aminosavszekvenciájává lefordítsák. Ez a kód határozza meg az RNS három nukleotidból álló szakaszainak, amelyeket kodonoknak nevezünk , és bizonyos aminosavak megfelelőségét, amelyek a fehérjében találhatók: az AUG nukleotidszekvencia például a metioninnak felel meg . Mivel a DNS négyféle nukleotidból áll , a lehetséges kodonok száma összesen 64; és mivel a fehérjékben 20 aminosavat használnak, sok aminosavat egynél több kodon határoz meg. Három kodon jelentéktelen: a polipeptidlánc szintézisének leállítására szolgáló jelként szolgál, és terminátorkodonoknak vagy stopkodonoknak nevezik [39] .

A fehérjét kódoló géneket először az RNS polimeráz enzimek írják át messenger RNS ( mRNS ) nukleotidszekvenciává . Az esetek túlnyomó többségében az élő szervezetek fehérjéi a  sejtek citoplazmájában jelen lévő riboszómákon , többkomponensű molekuláris gépeken szintetizálódnak. A polipeptidlánc szintézisét egy mRNS-templáton lévő riboszóma által transzlációnak nevezik [ 39] .

A riboszómális fehérjeszintézis alapvetően azonos a prokariótákban és az eukariótákban , de néhány részletben eltér. Így a prokarióták mRNS-ét a riboszómák beolvashatják a fehérjék aminosavszekvenciájába közvetlenül a transzkripció után vagy még annak befejezése előtt [40] . Az eukariótákban azonban az elsődleges transzkriptumnak először egy sor módosításon kell keresztülmennie , és be kell költöznie a citoplazmába (a riboszómák helyére), mielőtt a transzláció megkezdődhet. A fehérjeszintézis sebessége magasabb a prokariótákban, és elérheti a 20 aminosavat másodpercenként [41] .

Még a transzláció megkezdése előtt az aminoacil-tRNS szintetáz enzimek specifikusan hozzákapcsolják az aminosavakat a megfelelő transzfer RNS -hez (tRNS). A tRNS egy szakasza, amelyet antikodonnak neveznek, komplementer módon párosulhat egy mRNS kodonnal, ezáltal biztosítva, hogy a tRNS-hez kapcsolódó aminosav a genetikai kóddal összhangban bekerüljön a polipeptidláncba.

A transzláció, az iniciáció kezdeti szakaszában az iniciációs (általában metionin) kodont a riboszóma kis alegysége ismeri fel, amelyhez fehérje iniciációs faktorok segítségével aminoacilezett metionin tRNS kapcsolódik. A startkodon felismerése után a nagy alegység csatlakozik a riboszóma kis alegységéhez, és megkezdődik a transzláció második szakasza - az elongáció. A riboszóma minden egyes lépésében az mRNS 5'-től 3'-végéig egy kodont olvasnak le úgy, hogy hidrogénkötések jönnek létre közötte és a transzfer RNS komplementer antikodonja között, amelyhez a megfelelő aminosav kapcsolódik . A növekvő peptid utolsó aminosav-maradéka és a tRNS-hez kapcsolódó aminosav-maradék közötti peptidkötés kialakulását a riboszóma RNS-e ( rRNS ) katalizálja, amely a riboszóma peptidil-transzferáz központját képezi. Ez a centrum a nitrogén- és szénatomokat a reakció szempontjából kedvező pozícióba helyezi. A transzláció harmadik és egyben utolsó szakasza, a termináció akkor következik be, amikor a riboszóma eléri a stopkodont, majd a fehérjeterminációs faktorok hidrolizálják az utolsó tRNS és a polipeptidlánc közötti kötést, leállítva annak szintézisét. A riboszómákban a fehérjék mindig az N-terminálistól a C-terminálisig szintetizálódnak [39] .

Nem riboszómális szintézis

Az alsóbbrendű gombákban és egyes baktériumokban a peptidek bioszintézisének további (nem riboszómális vagy multienzimatikus) módszere ismert, általában kicsi és szokatlan szerkezetű. Ezen peptidek, általában másodlagos metabolitok szintézisét egy nagy molekulatömegű fehérjekomplex, az NRS-szintáz végzi, a riboszómák közvetlen részvétele nélkül. Az NRS-szintáz általában több doménből vagy egyedi fehérjéből áll, amelyek kiválasztják az aminosavakat, peptidkötést képeznek, és felszabadítják a szintetizált peptidet. Ezek a tartományok együtt egy modult alkotnak. Mindegyik modul biztosítja egy aminosav beépülését a szintetizált peptidbe. Az NRS szintázok így egy vagy több modulból állhatnak. Néha ezek a komplexek tartalmaznak egy domént, amely képes L-aminosavakat (normál forma) D-formává izomerizálni [42] [43] .

Kémiai szintézis

A rövid fehérjék kémiai úton szintetizálhatók szerves szintézis módszerekkel , például kémiai ligációval [44] . Leggyakrabban egy peptid kémiai szintézise a C-terminálistól az N-terminálisig terjedő irányban megy végbe, ellentétben a riboszómák bioszintézisével. Rövid immunogén peptideket ( epitópokat ) állítanak elő kémiai szintézissel, amelyeket azután állatokba injektálnak, hogy specifikus antitesteket vagy hibridómákat kapjanak . Ezenkívül ezt a módszert bizonyos enzimek inhibitorainak előállítására is használják [45] . A kémiai szintézis lehetővé teszi olyan aminosav-maradékok bejuttatását a fehérjékbe, amelyek nem találhatók meg a közönséges fehérjékben, például olyanokat, amelyek oldalláncaihoz fluoreszcens jelölések kapcsolódnak . A fehérjeszintézis kémiai módszereinek számos korlátja van: nem hatékonyak, ha a fehérje hossza meghaladja a 300 aminosavmaradékot, a mesterségesen szintetizált fehérjék hibás harmadlagos szerkezettel rendelkezhetnek, és hiányoznak belőlük a jellegzetes poszttranszlációs módosítások (lásd alább).

Transláció utáni módosítás

A transzláció befejezése után a legtöbb fehérje további kémiai módosulásokon megy keresztül, amelyeket poszttranszlációs módosításoknak neveznek [46] . A fehérjék poszttranszlációs módosításainak több mint kétszáz változata ismert [47] .

A poszttranszlációs módosítások szabályozhatják a fehérjék élettartamát a sejtben, enzimaktivitásukat és más fehérjékkel való kölcsönhatásukat. Egyes esetekben a poszttranszlációs módosítások a fehérje érésének kötelező szakaszai, ellenkező esetben funkcionálisan inaktívnak bizonyulnak. Például az inzulin és néhány más hormon érése során a polipeptidlánc korlátozott proteolízisére , a plazmamembránfehérjék érése során pedig glikozilációra van szükség .

A fordítás utáni módosítások egyaránt lehetnek széles körben elterjedtek és ritkák, akár egyediek is. Az univerzális módosításra példa az ubiquitináció (egy rövid ubiquitin fehérje több molekulájából álló lánc fehérjéhez való kapcsolódása), amely jelként szolgál a fehérje proteaszóma általi hasítására [48] . Egy másik gyakori módosítás a glikoziláció – úgy gondolják, hogy az emberi fehérjék körülbelül fele glikozilált [49] . A ritka módosítások közé tartozik a tubulin tirozináció/detirozinációja és poliglicilezése [50] .

Ugyanaz a fehérje számos módosításon eshet át. Így a hisztonok (az eukarióta kromatint alkotó fehérjék ) különböző körülmények között több mint 150 különböző módosuláson eshetnek át [51] .

A fordítás utáni módosítások a következőkre oszthatók:

  • főáramkör módosításai;
    • az N-terminális metionin oldallánc hasítása ;
    • korlátozott proteolízis - egy fehérjefragmens eltávolítása, amely a molekula végéről ( szignálszekvenciák hasítása ) vagy bizonyos esetekben a molekula közepén fordulhat elő ( inzulin érése );
    • különböző kémiai csoportok hozzáadása a szabad amino- és karboxilcsoportokhoz (N - acilezés , mirisztoilezés stb.);
  • aminosav oldallánc módosítások;
  • kisméretű fehérjék kötődése (sumoiláció és ubiquitináció).

Életciklus

Intracelluláris szállítás és válogatás

Az eukarióta sejtek citoplazmájában szintetizált fehérjéket különböző sejtszervecskékbe kell szállítani : a sejtmagba , a mitokondriumokba , az endoplazmatikus retikulumba (ER), a Golgi-apparátusba , a lizoszómákba stb., valamint egyes fehérjéknek az extracelluláris környezetbe is be kell jutniuk [52] . A sejt egy bizonyos részébe való bejutáshoz a fehérjének speciális címkével kell rendelkeznie. A legtöbb esetben egy ilyen jelölés magának a fehérjének az aminosavszekvenciájának egy része (leader peptid vagy protein szignálszekvencia ), de bizonyos esetekben a fehérjéhez poszttranszlációsan kapcsolt oligoszacharidok szolgálnak jelzőként [53] .

A fehérjék ER-be történő szállítása szintézisük során történik, mivel az ER-hez szignálszekvenciával rendelkező fehérjéket szintetizáló riboszómák „leülnek” a külső membránján lévő speciális fehérjékre [54] . Az EPR-ből a Golgi-készülékbe, majd onnan a lizoszómákba és a külső membránba vagy az extracelluláris környezetbe a fehérjék hólyagos transzport útján jutnak be . A nukleáris lokalizációs jellel rendelkező fehérjék a magpórusokon keresztül jutnak be a sejtmagba . A megfelelő szignálszekvenciákkal rendelkező fehérjék specifikus fehérjetranszlokátor pórusokon, chaperonok közreműködésével jutnak be a mitokondriumokba és a kloroplasztiszokba .

A szerkezet karbantartása és leromlása

A fehérjék megfelelő térszerkezetének megőrzése elengedhetetlen normál működésükhöz. A fehérjék aggregációjukhoz vezető hibás feltekeredését okozhatják mutációk, oxidáció , stresszhelyzetek vagy a sejtfiziológiában bekövetkezett globális változások. A fehérje aggregáció az öregedés jellegzetes jele . A fehérje hibás feltekeredése olyan betegségeket okozhat vagy súlyosbíthat, mint a cisztás fibrózis vagy a lizoszómális raktározási betegség, valamint neurodegeneratív betegségek ( Alzheimer- , Huntington- és Parkinson- kór ) [55] .

Az evolúció során a sejtek négy fő mechanizmust fejlesztettek ki a fehérje-aggregáció ellensúlyozására. Az első kettő - a chaperonok segítségével történő újratekeredés (refolding) és a proteázok általi hasítás - mind baktériumokban, mind magasabb rendű szervezetekben megtalálhatók. Az eukariótákra jellemző az autofágia és a rosszul hajtogatott fehérjék felhalmozódása specifikus nem membrán organellumokban [26] [56] .

Kísérők

A fehérjék azon képessége, hogy a denaturáció után helyreállítsák a helyes háromdimenziós szerkezetet, lehetővé tette annak a hipotézisnek a felállítását, hogy a fehérje végső szerkezetére vonatkozó minden információ benne van az aminosavszekvenciában. Ma már általánosan elfogadott az az elmélet, miszerint egy fehérje stabil konformációja minimális szabad energiával rendelkezik e polipeptid más lehetséges konformációihoz képest [57] .

A sejtekben található egy fehérjecsoport, amelynek feladata, hogy a riboszómán történő szintézis után biztosítsa a többi fehérje megfelelő feltekeredését, a fehérjék károsodása utáni szerkezetének helyreállítását, valamint a fehérjekomplexek létrehozását és disszociációját. Ezeket a fehérjéket chaperonoknak nevezik . Számos chaperon koncentrációja a sejtben a környezeti hőmérséklet meredek emelkedésével növekszik, így a Hsp csoportba ( hősokkfehérjék ) tartoznak [58] .  A chaperonok normális működésének fontosságát a szervezet működése szempontjából az emberi szemlencse részét képező α- kristály chaperon példájával illusztrálhatjuk . A fehérje mutációi a lencse elhomályosulásához vezetnek a fehérje-aggregáció következtében, és ennek eredményeként szürkehályoghoz [59] .

Proteolízis

Ha a fehérjék harmadlagos szerkezetét nem lehet helyreállítani, akkor a sejt elpusztítja azokat. A fehérjéket lebontó enzimeket proteázoknak nevezzük. A szubsztrát molekula támadási helye szerint a proteolitikus enzimeket endopeptidázokra és exopeptidázokra osztják:

  • Az endopeptidázok vagy proteinázok peptidkötéseket hasítanak el egy peptidláncon belül. Felismerik és megkötik a szubsztrátok rövid peptidszekvenciáit, és viszonylag specifikusan hidrolizálják az egyes aminosavak közötti kötéseket.
  • Az exopeptidázok hidrolizálják a peptideket a lánc végéről: az aminopeptidázok az N-terminálisról, a karboxipeptidázok a C-terminálisról. Végül a dipeptidázok csak a dipeptideket hasítják .

A katalízis mechanizmusa szerint a Biokémiai és Molekuláris Biológiai Nemzetközi Unió a proteázok több osztályát különbözteti meg, köztük a szerin proteázokat , aszparaginsav-proteázokat , cisztein-proteázokat és metalloproteázokat [60] .

A proteázok speciális típusa a proteaszóma , egy nagy, több alegységből álló proteáz, amely az eukarióták , archaeák és egyes baktériumok sejtmagjában és citoplazmájában jelen van [61] [62] .

Ahhoz, hogy a célfehérjét a proteaszóma lehasítsa, meg kell jelölni egy kis ubiquitin fehérje hozzákapcsolásával . Az ubiquitin addíciós reakciót az ubiquitin ligáz enzimek katalizálják . Az első ubiquitin molekulának a fehérjéhez való kapcsolódása jelként szolgál a ligázok számára, hogy további ubiquitin molekulákat kapcsolódjanak be. Ennek eredményeként egy poliubiquitin lánc kapcsolódik a fehérjéhez, amely a proteaszómához kötődik, és biztosítja a célfehérje hasítását [61] [62] . Általában ezt a rendszert ubiquitin-függő fehérjedegradációnak nevezik. Az intracelluláris fehérjék 80-90%-ának lebomlása a proteaszóma részvételével megy végbe.

A peroxiszómák fehérjelebontása számos sejtfolyamathoz fontos, beleértve a sejtciklust , a génexpresszió szabályozását és az oxidatív stresszre adott választ .

Autofágia

Az autofágia a hosszú életű biomolekulák, különösen a fehérjék, valamint a lizoszómákban (emlősökben) vagy vakuólumokban (élesztőben) lévő organellumok lebomlásának folyamata. Az autofágia minden normális sejt létfontosságú tevékenységét végigkíséri, de a tápanyagok hiánya, a sérült sejtszervecskék jelenléte a citoplazmában, végül a részben denaturált fehérjék és aggregátumaik citoplazmában való jelenléte ösztönzőleg hathat az autofágia folyamatok fokozására. cellák [63] .

Az autofágia három típusa létezik: mikroautofágia, makroautofágia és chaperon-függő autofágia.

A mikroautofágiában a makromolekulákat és a sejtmembránok töredékeit a lizoszóma veszi fel. Ily módon a sejt meg tudja emészteni a fehérjéket energia- vagy építőanyaghiány esetén (például éhezéskor). De a mikroautofágia folyamatai normál körülmények között is előfordulnak, és általában válogatás nélküliek. Néha az organellumokat is megemésztik a mikroautofágia során; Így élesztőben leírták a peroxiszómák mikroautofágiáját és a sejtmagok részleges mikroautofágiáját, amelyben a sejt életképes marad [63] .

Makroautofágiában a citoplazma egy régióját (amely gyakran tartalmaz néhány organellumát) az endoplazmatikus retikulum ciszternájához hasonló membránrekesz veszi körül. Ennek eredményeként ezt a területet két membrán választja el a citoplazma többi részétől. Ezeket a két membránból álló organellumokat autofagoszómáknak nevezzük. Az autofagoszómák a lizoszómákkal egyesülve autofagolizoszómákat alkotnak, amelyekben az organellumok és az autofagoszómák többi tartalma megemésztődik. Nyilván a makroautofágia sem szelektív, bár gyakran hangsúlyozzák, hogy segítségével a sejt megszabadulhat a „lejárt” organellumoktól (mitokondriumok, riboszómák stb.) [63] .

Az autofágia harmadik típusa chaperone-függő. Ezzel a módszerrel a részlegesen denaturált fehérjék irányított transzportja a citoplazmából a lizoszóma membránon keresztül annak üregébe történik, ahol megemésztik. Az autofágia ezen típusát, amelyet csak emlősökben írnak le, stressz váltja ki [56] .

JUNQ és IPOD

Stresszkörülmények között, amikor egy eukarióta sejt nem tud megbirkózni nagyszámú denaturált fehérje felhalmozódásával, kétféle ideiglenes organellum egyikébe kerülhet - a JUNQ és az IPOD .[64] .

A JUNQ ( JUxta  Nuclear Quality Control Compartment ) a nukleáris membrán külső oldalához kapcsolódik, és ubiquitinált fehérjéket tartalmaz, amelyek gyorsan átjutnak a citoplazmába, valamint chaperonokat és proteaszómákat. A JUNQ javasolt funkciója a fehérjék újrahajtása és/vagy lebontása [26] .

Az IPOD ( Insoluble Protein Deposit )  a központi vakuólum közelében található, és amiloidképző fehérjék mozdulatlan aggregátumait tartalmazza. Ezeknek a fehérjéknek az IPOD-ban való felhalmozódása megakadályozhatja kölcsönhatásukat a normál sejtszerkezetekkel, ezért úgy gondolják, hogy ez a zárvány védő funkciót tölt be [26] .

A fehérjék funkciói a szervezetben

Mint más biológiai makromolekulák (poliszacharidok, lipidek és nukleinsavak), a fehérjék minden élő szervezet nélkülözhetetlen alkotóelemei, és fontos szerepet játszanak a sejtek életében. A fehérjék metabolikus folyamatokat hajtanak végre . Az intracelluláris struktúrák - organellumok és citoszkeleton - részei, az extracelluláris térbe szekretálódnak, ahol a sejtek között továbbított jelként működhetnek , részt vehetnek a táplálék hidrolízisében és az intercelluláris anyagok képződésében .

A fehérjék funkció szerinti osztályozása meglehetősen önkényes, mivel ugyanaz a fehérje több funkciót is elláthat. Az ilyen multifunkcionalitás jól tanulmányozott példája a lizil-tRNS-szintetáz, az aminoacil-tRNS-szintetázok osztályába tartozó enzim , amely nemcsak egy lizin-maradékot köt a tRNS -hez , hanem számos gén transzkripcióját is szabályozza [65] . A fehérjék enzimaktivitásuknak köszönhetően számos funkciót látnak el . Tehát az enzimek a motor fehérje miozin , a protein kináz szabályozó fehérjéi , a nátrium-kálium adenozin-trifoszfatáz transzportfehérje stb.

Katalitikus funkció

A fehérjék legismertebb funkciója a szervezetben a különféle kémiai reakciók katalizálása . Az enzimek olyan fehérjék, amelyek specifikus katalitikus tulajdonságokkal rendelkeznek, azaz minden enzim egy vagy több hasonló reakciót katalizál. Az enzimek olyan reakciókat katalizálnak, amelyek komplex molekulákat bontanak le ( katabolizmus ) és szintetizálják azokat ( anabolizmus ), beleértve a DNS- replikációt és -javítást , valamint az RNS-templát szintézist. 2013-ig több mint 5000 enzimet írtak le [66] [67] . A reakció felgyorsulása az enzimatikus katalízis eredményeként óriási lehet: az orotidin-5'-foszfát-dekarboxiláz enzim által katalizált reakció például 10¹7-szer gyorsabban megy végbe, mint a nem katalizált (a dekarboxilezés fele reakcióidő ). orotsav 78 millió év enzim nélkül és 18 milliszekundum az enzim részvételével) [68] . Az enzimhez kötődő és a reakció eredményeként megváltozó molekulákat szubsztrátoknak nevezzük .

Bár az enzimek általában több száz aminosavból állnak, ezeknek csak kis része lép kölcsönhatásba a szubsztráttal, és még kevesebb - átlagosan 3-4 aminosav, amelyek gyakran egymástól távol helyezkednek el az elsődleges szerkezetben - vesznek részt közvetlenül a katalízisben [ 69] . Az enzimmolekula azon részét, amely a szubsztrát megkötését és katalízisét biztosítja, aktív helynek nevezzük .

A Biokémia és Molekuláris Biológia Nemzetközi Szövetsége 1992-ben javasolta az enzimek hierarchikus nómenklatúrájának végső változatát az általuk katalizált reakciók típusa alapján [70] . E nómenklatúra szerint az enzimek nevének mindig -ase -ra kell végződnie, és a katalizált reakciók és szubsztrátjaik nevéből kell képezni. Minden enzimhez egyedi kód tartozik, amellyel könnyen meghatározható az enzimek hierarchiájában elfoglalt helye. A katalizált reakciók típusa szerint az összes enzim 6 osztályba sorolható:

Strukturális függvény

A citoszkeleton szerkezeti fehérjéi, mint egyfajta armatúra, alakot adnak a sejteknek és számos organellumnak, és részt vesznek a sejtek alakjának megváltoztatásában. A legtöbb szerkezeti fehérje fonalas: az aktin és a tubulin monomerek például globuláris, oldható fehérjék, de polimerizáció után hosszú filamentumokat képeznek, amelyekből a citoszkeleton áll, amely lehetővé teszi a sejt alakjának megőrzését [71] . A kollagén és az elasztin a kötőszövet (például porc )  intercelluláris anyagának fő összetevői, a haj , a körmök , a madártoll és egyes héjak pedig egy másik szerkezeti fehérjéből, a keratinból állnak .

Védő funkció

A fehérjék védelmi funkcióinak többféle típusa létezik:

  1. Fizikai védelem. A test fizikai védelmét a kollagén biztosítja  - egy fehérje, amely a kötőszövetek (beleértve a csontokat, porcokat, inakat és a bőr mély rétegeit (dermis)) intercelluláris anyagának alapját képezi; keratin , amely a kanos pajzsok, a haj, a tollak, a szarvak és az epidermisz egyéb származékainak alapját képezi . Általában az ilyen fehérjéket szerkezeti funkcióval rendelkező fehérjéknek tekintik. Az ebbe a csoportba tartozó fehérjék például a fibrinogének és a trombinok [72] , amelyek részt vesznek a véralvadásban .
  2. Vegyi védelem. A toxinok fehérjemolekulákhoz való kötődése biztosíthatja azok méregtelenítését. Az emberi méregtelenítésben különösen fontos szerepet játszanak a májenzimek , amelyek a mérgeket lebontják vagy oldható formává alakítják, ami hozzájárul a szervezetből való gyors kiürüléshez [73] .
  3. Immunvédelem. A vért és más biológiai folyadékokat alkotó fehérjék részt vesznek a szervezet védekező válaszában mind a károsodásokkal, mind a kórokozók támadásaival szemben . A komplementrendszer fehérjéi és antitestei ( immunglobulinok ) a fehérjék második csoportjába tartoznak; semlegesítik a baktériumokat , vírusokat vagy idegen fehérjéket. Az adaptív immunrendszer részét képező antitestek az adott szervezettől idegen anyagokhoz, antigénekhez kötődnek , és ezáltal semlegesítik, a pusztulás helyére irányítják őket. Az antitestek kiválasztódhatnak az extracelluláris térbe, vagy a speciális B-limfociták , az úgynevezett plazmasejtek membránjaihoz kapcsolódhatnak [74] .

Szabályozási funkció

Számos sejten belüli folyamatot fehérjemolekulák szabályoznak, amelyek nem szolgálnak sem energiaforrásként, sem építőanyagként a sejt számára. Ezek a fehérjék szabályozzák a sejt progresszióját a sejtcikluson , transzkripción , transzláción , splicingen , más fehérjék aktivitásán és sok más folyamaton keresztül. A fehérjék szabályozó funkcióját vagy enzimatikus aktivitás (például protein kináz ), vagy más molekulákhoz való specifikus kötődés miatt hajtják végre. Így a transzkripciós faktorok , aktivátor fehérjék és represszor fehérjék szabályozhatják a géntranszkripció intenzitását a szabályozó szekvenciáikhoz kötődve. A transzláció szintjén számos mRNS leolvasását fehérjefaktorok hozzáadása is szabályozza [75] .

Az intracelluláris folyamatok szabályozásában a legfontosabb szerepet a protein-kinázok és protein-foszfatázok játsszák  - olyan enzimek, amelyek aktiválják vagy elnyomják más fehérjék aktivitását azáltal, hogy hozzájuk kapcsolódnak vagy eltávolítják a foszfátcsoportokat.

Jelfunkció

A fehérjék jelátviteli funkciója a fehérjék  azon képessége, hogy jelzőanyagként szolgáljanak, jeleket továbbítva sejtek, szövetek, szervek és szervezetek között. A jelátviteli funkciót gyakran kombinálják a szabályozó funkcióval, mivel számos intracelluláris szabályozó fehérje jelátvitelt is végez.

A jel funkciót fehérjék - hormonok , citokinek , növekedési faktorok stb.

A hormonokat a vér szállítja. A legtöbb állati hormon fehérje vagy peptid. Egy hormon kötődése a receptorhoz olyan jel, amely sejtválaszt vált ki. A hormonok szabályozzák az anyagok koncentrációját a vérben és a sejtekben, a növekedést, a szaporodást és egyéb folyamatokat. Ilyen fehérjék például az inzulin , amely szabályozza a glükóz koncentrációját a vérben.

A sejtek az intercelluláris anyagon keresztül továbbított jelfehérjék segítségével lépnek kölcsönhatásba egymással. Ilyen fehérjék közé tartoznak például a citokinek és a növekedési faktorok.

A citokinek peptid jelátviteli molekulák. Szabályozzák a sejtek közötti kölcsönhatásokat, meghatározzák túlélésüket, serkentik vagy elnyomják a növekedést, a differenciálódást , a funkcionális aktivitást és az apoptózist , biztosítják az immun-, endokrin- és idegrendszer működésének összehangolását. A citokinek példája a tumor nekrózis faktor , amely gyulladásjeleket továbbít a testsejtek között [76] .

Szállítási funkció

A kis molekulájú transzportban részt vevő oldható fehérjéknek nagy affinitással ( affinitással ) kell rendelkezniük a szubsztráthoz, ha az nagy koncentrációban van jelen, és könnyen fel kell szabadulniuk az alacsony szubsztrátkoncentrációjú helyeken. A transzportfehérjékre példa a hemoglobin , amely oxigént szállít a tüdőből más szövetekbe és szén-dioxidot a szövetekből a tüdőbe, valamint a vele homológ fehérjéket , amelyek az élő szervezetek minden birodalmában megtalálhatók [77] .

Egyes membránfehérjék részt vesznek a kis molekulák sejtmembránon keresztüli szállításában, megváltoztatva annak permeabilitását. A membrán lipid komponense vízálló (hidrofób), amely megakadályozza a poláris vagy töltött (ionok) molekulák diffúzióját . A membrántranszport fehérjéket általában csatornafehérjékre és hordozófehérjékre osztják. A csatornafehérjék belső vízzel töltött pórusokat tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik az ionok (ioncsatornákon keresztül) vagy vízmolekulák (akvaporinokon keresztül) áthaladását a membránon. Sok ioncsatorna csak egy ion szállítására specializálódott; így a kálium- és nátriumcsatornák gyakran megkülönböztetik ezeket a hasonló ionokat, és csak az egyiket engedik át [78] . A hordozó fehérjék az enzimekhez hasonlóan megkötnek minden általuk hordozott molekulát vagy iont, és a csatornákkal ellentétben az ATP energiáját használva aktívan tudnak szállítani. A "sejt erőműve" - ​​ATP-szintáz , amely a proton gradiens miatt az ATP szintézisét végzi, szintén a membrán transzport fehérjéknek tulajdonítható [79] .

Tartalék (tartalék) függvény

E fehérjék közé tartoznak az úgynevezett tartalék fehérjék, amelyek energia- és anyagforrásként raktározódnak a növényi magvakban (például 7S és 11S globulinok) és állati tojásokban [80] . A szervezetben számos más fehérjét használnak fel aminosavak forrásaként, amelyek viszont az anyagcsere folyamatokat szabályozó biológiailag aktív anyagok prekurzorai .

Receptor függvény

A fehérjereceptorok a citoplazmában és a sejtmembránba ágyazva egyaránt megtalálhatók . A receptormolekula egyik része jelet kap , leggyakrabban kémiai anyagot, és bizonyos esetekben fényt, mechanikai hatást (például nyújtás) és egyéb ingereket. Amikor egy jelet adunk a molekula egy bizonyos részére - a receptorfehérjére -, annak konformációs változásai következnek be . Ennek eredményeként megváltozik a molekula egy másik részének konformációja, amely továbbítja a jelet más sejtkomponenseknek. Számos jelzési mechanizmus létezik. Egyes receptorok egy adott kémiai reakciót katalizálnak ; mások ioncsatornaként szolgálnak, amelyek jel alkalmazásakor nyílnak vagy záródnak; megint mások specifikusan kötik az intracelluláris hírvivő molekulákat. A membránreceptorokban a molekulának az a része, amely a jelmolekulához kötődik, a sejtfelszínen helyezkedik el, míg a jelet továbbító domén belül van [81] .

Motor (motor) funkció

A motoros fehérjék egész osztálya biztosítja a test mozgását, például az izomösszehúzódást, beleértve a mozgást ( miozin ), a sejtek mozgását a testen belül (például a leukociták amőboid mozgását ), a csillók és flagellák mozgását , valamint az aktív mozgást. és irányított intracelluláris transzport ( kinezin , dynein ). A dineinek és kinezinek molekulákat szállítanak a mikrotubulusok mentén , energiaforrásként ATP hidrolízist használva . A dineinek a sejt perifériás részeiről a centroszóma felé , a kinezinek ellentétes irányba szállítanak molekulákat és organellumokat [82] [83] . A dineinek felelősek az eukarióták csillók és flagellák mozgásáért is. A miozin citoplazmatikus variánsai részt vehetnek a molekulák és organellumok mikrofilamentumokon keresztül történő szállításában.

Fehérjék az anyagcserében

A legtöbb mikroorganizmus és növény képes szintetizálni a 20 standard aminosavat , valamint további ( nem szabványos ) aminosavakat, például a citrullint . De ha vannak aminosavak a környezetben, még a mikroorganizmusok is energiát takarítanak meg azáltal, hogy aminosavakat szállítanak a sejtekbe, és kikapcsolják bioszintetikus útjaikat [84] .

Az állatok által nem szintetizálható aminosavakat esszenciálisnak nevezzük . A bioszintetikus folyamatok kulcsfontosságú enzimei , például az aszpartát-kináz , amely katalizálja az aszpartátból lizin , metionin és treonin képződésének első lépését, állatokban hiányoznak.

Az állatok főként a táplálékukban lévő fehérjékből nyerik az aminosavakat. A fehérjék az emésztés során bomlanak le , ami általában a fehérje savas környezetbe helyezésével és proteázoknak nevezett enzimekkel történő hidrolizálásával kezdődik . Az emésztésből nyert aminosavak egy része a szervezet fehérjéinek szintetizálására szolgál, míg a többi a glükoneogenezis során glükózzá alakul, vagy a Krebs-ciklusban kerül felhasználásra . A fehérje energiaforrásként való felhasználása különösen fontos éhezés körülményei között, amikor a szervezet saját fehérjéi, különösen az izmok szolgálnak energiaforrásként [85] . Az aminosavak szintén fontos nitrogénforrások a szervezet táplálkozásában.

A fehérjék emberi fogyasztására nincs egységes norma. A vastagbél mikroflórája olyan aminosavakat szintetizál, amelyeket nem vesznek figyelembe a fehérjenormák összeállításakor.

Tanulmányi módszerek

A fehérjék szerkezetét és funkcióit mind tisztított készítményekben in vitro , mind természetes környezetükben élő szervezetben, in vivo vizsgálják . A tiszta fehérjék ellenőrzött körülmények között végzett vizsgálatai hasznosak funkcióik meghatározásában: az enzimkatalitikus aktivitás kinetikája , a különböző szubsztrátok iránti relatív affinitás stb. A fehérjék in vivo vizsgálata sejtekben vagy egész organizmusokban további információkat nyújt arról, hogy hol működnek és hogyan szabályozzák őket. tevékenységük [86] .

Molekuláris és sejtbiológia

A molekuláris és sejtbiológiai módszereket általában a fehérjék szintézisének és lokalizációjának tanulmányozására alkalmazzák a sejtben. A lokalizáció tanulmányozására egy széles körben alkalmazott módszer egy kiméra fehérje szintézisén alapul a sejtben , amely a vizsgált fehérjéből áll, és egy „riporterhez”, például zöld fluoreszcens fehérjéhez (GFP) kapcsolódik [87] . Egy ilyen fehérje elhelyezkedése a sejtben fluoreszcens mikroszkóp segítségével látható [88] . Ezenkívül a fehérjék láthatóvá tehetők olyan antitestek segítségével, amelyek felismerik őket, amelyek viszont fluoreszcens jelölést hordoznak. Gyakran az olyan organellumok ismert fehérjéit, mint az endoplazmatikus retikulum, a Golgi-apparátus, a lizoszómák és a vakuolák, egyidejűleg jelenítik meg a vizsgált fehérjével, ami lehetővé teszi a vizsgált fehérje lokalizációjának pontosabb meghatározását [89] .

Az immunhisztokémiai módszerek általában lumineszcens vagy színes termék képződését katalizáló enzimekhez konjugált antitesteket alkalmaznak, ami lehetővé teszi a vizsgált fehérje elhelyezkedésének és mennyiségének összehasonlítását a mintákban. Egy ritkább módszer a fehérjék elhelyezkedésének meghatározására a sejtfrakciók egyensúlyi ultracentrifugálása szacharóz vagy cézium-klorid gradiensben [90] [91] .

Végül az egyik klasszikus módszer az immunelektronmikroszkópia , amely alapvetően hasonlít az immunfluoreszcens mikroszkópiához , azzal a különbséggel, hogy elektronmikroszkópot használnak. A mintát elektronmikroszkópos vizsgálatra előkészítik, majd a fehérje elleni antitestekkel kezelik, amelyeket elektronsűrűségű anyaghoz, általában aranyhoz kapcsolnak [92] .

Helyre irányított mutagenezis segítségével a kutatók megváltoztathatják egy fehérje aminosavszekvenciáját, és ennek következtében annak térbeli szerkezetét, elhelyezkedését a sejtben és aktivitásának szabályozását. Ezzel a módszerrel módosított tRNS-ek felhasználásával [93] mesterséges aminosavakat is be lehet juttatni a fehérjébe, és új tulajdonságokkal rendelkező fehérjéket konstruálni [94] .

Biokémiai

Az in vitro vizsgálat elvégzéséhez a fehérjét meg kell tisztítani a többi sejtkomponenstől. Ez a folyamat általában a sejtek elpusztulásával és az úgynevezett sejtkivonat előállításával kezdődik . Továbbá centrifugálással és ultracentrifugálással ez a kivonat felosztható: oldható fehérjéket tartalmazó frakcióra; membránlipideket és fehérjéket tartalmazó frakció; valamint sejtorganellumokat és nukleinsavakat tartalmazó frakció.

A kisózással történő fehérjekicsapást a fehérjekeverékek szétválasztására használják, és lehetővé teszik a fehérjék koncentrálását is. Az ülepedési analízis ( centrifugálás ) lehetővé teszi a fehérjekeverékek frakcionálását az egyes fehérjék swedbergben (S) mért ülepedési állandójának értéke szerint [95] . Ezután különféle típusú kromatográfiákat alkalmaznak a kívánt fehérje vagy fehérjék izolálására olyan tulajdonságok alapján, mint a molekulatömeg , töltés és affinitás [96] [97] . Ezenkívül a fehérjék töltésük szerint izolálhatók elektrofókuszálás segítségével [98] .

A fehérjetisztítási folyamat egyszerűsítésére gyakran alkalmaznak géntechnológiát , amely lehetővé teszi olyan fehérjeszármazékok létrehozását, amelyek könnyen tisztíthatók anélkül, hogy befolyásolnák szerkezetüket vagy aktivitásukat. „Címkék”, amelyek kis aminosavszekvenciák, például egy 6 vagy több hisztidinből álló lánc , és a fehérje egyik végéhez kapcsolódnak. Ha a „jelölt” fehérjét szintetizáló sejtek kivonatát nikkelionokat tartalmazó kromatográfiás oszlopon vezetjük át, a hisztidint nikkel köti meg és az oszlopon marad, míg a lizátum többi komponense akadálytalanul halad át az oszlopon (nikkel-kelát kromatográfia ). Számos egyéb jelölést fejlesztettek ki, amelyek segítségével a kutatók specifikus fehérjéket izolálhatnak összetett keverékekből, leggyakrabban affinitáskromatográfiával [99] .

Egy fehérje tisztultsági foka akkor határozható meg, ha ismert a molekulatömege és az izoelektromos pontja  - különféle típusú gélelektroforézissel  -, illetve enzimaktivitás mérésével, ha a fehérje enzim. A tömegspektrometria lehetővé teszi az izolált fehérje azonosítását molekulatömege és fragmenseinek tömege alapján [100] .

A mintában lévő fehérje mennyiségének meghatározására számos módszert alkalmaznak [101] : biuret módszer , mikrobiuret módszer , Bradford módszer , Lowry módszer , spektrofotometriás módszer .

Proteomika

A sejtfehérjék összességét proteomnak , vizsgálatát proteomikának nevezik, a genomikával analóg módon . A proteomika fő kísérleti módszerei a következők:

  • 2D elektroforézis, amely lehetővé teszi többkomponensű fehérjekeverékek szétválasztását [102] ;
  • tömegspektrometria , amely lehetővé teszi a fehérjék azonosítását a nagy áteresztőképességű peptidek tömege alapján [103] ;
  • protein microarray -ek , amelyek lehetővé teszik nagyszámú fehérje tartalmának egyidejű mérését egy sejtben [104] ;
  • élesztő két-hibrid rendszer, amely lehetővé teszi a fehérje-fehérje kölcsönhatások szisztematikus vizsgálatát [105] .

Egy sejtben a fehérjék biológiailag jelentős kölcsönhatásának összességét interaktómnak nevezzük [ 106] . Az összes lehetséges tercier struktúrát képviselő fehérjék szerkezetének szisztematikus vizsgálatát szerkezeti genomikának nevezzük [107] .

Struktúra előrejelzés és modellezés

A számítógépes programok segítségével ( in silico ) végzett térszerkezet-előrejelzés lehetővé teszi olyan fehérjék modelljének felépítését, amelyek szerkezetét kísérletileg még nem határozták meg [108] . A szerkezet-előrejelzés legsikeresebb típusa, amelyet homológiamodellezésként ismerünk , egy létező „templát” szerkezetre támaszkodik, amely aminosavszekvenciáját tekintve hasonló a modellezett fehérjéhez [109] . A fehérjegéntechnológia feltörekvő területén a fehérjék térszerkezetének előrejelzésére szolgáló módszereket alkalmaznak , amelyek segítségével már a fehérjék új harmadlagos szerkezetét is előállították [110] . Nehezebb számítási kihívást jelent az intermolekuláris kölcsönhatások, például a molekuláris dokkolás és a fehérje-fehérje kölcsönhatások előrejelzése [111] .

A fehérjék hajtogatását és intermolekuláris kölcsönhatásait molekuláris mechanika segítségével lehet modellezni, különösen a molekuláris dinamika és a Monte Carlo-módszer , amelyek egyre inkább kihasználják a párhuzamos és elosztott számítástechnikát (például a Folding@home projekt [112] ). A kis α-helikális fehérjedomének, például a villin fehérje [113] vagy valamelyik HIV fehérje [114] feltekeredését sikeresen modellezték in silico . A standard molekuláris dinamikát kvantummechanikával kombináló hibrid módszerekkel vizsgálták a rodopszin vizuális pigment elektronállapotait [115] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Kémiai szempontból minden fehérje polipeptid. A rövid, 30 aminosavnál rövidebb polipeptidek azonban, különösen a kémiailag szintetizáltak, nem nevezhetők fehérjéknek.
  2. ↑ Perutz MF, Rossmann MG, Cullis AF, Muirhead H., Will G., North AC A hemoglobin szerkezete: háromdimenziós Fourier-szintézis 5,5-A-nál. felbontás, röntgenanalízissel nyert   // Nature . - 1960. - 1. évf. 185 , iss. 4711 . - P. 416-422 . — PMID 18990801 .
  3. ↑ Kendrew JC, Bodo G., Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H., Phillips DC A mioglobin molekula háromdimenziós modellje röntgenanalízissel   // Nature . - 1958. - 1. évf. 181 , iss. 4610 . - P. 662-666 . — PMID 13517261 .
  4. ↑ 1 2 3 Yu. A. Ovchinnikov. Bioszerves kémia. - Moszkva: Oktatás, 1987. - S. 24-26.
  5. ↑ Henry Leicester. Berzelius, Jöns Jacob // Dictionary of Scientific Biography 2. - New York: Charles Scribner's Sons, 1980. - P. 90-97. — ISBN 0-684-10114-9 .
  6. ↑ Danilevsky A.Ya. Biológiai és kémiai jelentések fehérjeanyagokról (a kémiai összetétel és biogenezis anyagai) // Fiziológiai gyűjtemény. - 1888. - T. 1 . - S. 289 .
  7. ↑ Tsvetkov L. A. § ​​38. Fehérjék // Szerves kémia. Tankönyv 10. évfolyamnak. — 20. kiadás. - M . : Oktatás , 1981. - S. 184-193. — 1.210.000 példány.
  8. ↑ Fehérjék // Kémiai Enciklopédia . - Moszkva: Szovjet Enciklopédia, 1988.
  9. ↑ 1 2 N. H. Barton, DEG Briggs, JA Eisen. evolúció . - Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007. -  38. o . - ISBN 978-0-87969-684-9 .
  10. ↑ F. Sanger Nobel-előadása . Letöltve: 2013. január 3. Az eredetiből archiválva : 2013. január 5..
  11. ↑ Sanger F., Tuppy H. Az aminosavszekvencia az inzulin fenilalanilláncában. 2. Az enzimes hidrolizátumokból származó peptidek vizsgálata  // Biochem J. - 1951. - T. 49 , no. 4 . - S. 481-490 . — PMID 14886311 .
  12. ↑ Sanger F., Thompson EO Az aminosavszekvencia az inzulin glicilláncában. II. Peptidek vizsgálata enzimes hidrolizátumokból  // Biochem J. - 1953. - V. 53 , no. 3 . - S. 366-374 . — PMID 13032079 .
  13. ↑ Ovchinnikov Yu.A., Braunstein A.E., Egorov Ts.A., Polyanovsky O.L., Aldanova N.A., Feigina M.Yu., Lipkin V.M., Abdulaev N.G., Grishin E.V., Kiselev A.P., Modyanov N.N.V. Az aszpartát-aminotranszferáz teljes elsődleges szerkezete // Dokl. A Szovjetunió Tudományos Akadémia . - 1972. - T. 207 . - S. 728-731 .
  14. ↑ Filippovich Yu.B. A fehérjék és szerepük az életfolyamatokban // Olvasókönyv a szerves kémiáról. Diáksegély. - M . : Oktatás , 1975. - S. 216-234 .
  15. ↑ Protein Data Bank . Rutgers és UCSD. — Biológiai makromolekuláris erőforrás. Hozzáférés dátuma: 2012. december 26. Az eredetiből archiválva : 2012. december 27.
  16. ↑ Yahav T., Maimon T., Grossman E., Dahan I., Medalia O. Cryo-electron tomography: gaining insights into celluláris process by structure approaches // Curr Opin Struct Biol. - 2011. - T. 21 , sz. 5 . - S. 670-677 . — PMID 21813274 .
  17. ↑ Fulton A., Isaacs W. A titin, egy hatalmas, rugalmas szarkomer fehérje, amely valószínűleg szerepet játszik a morfogenezisben  // Bioessays. - 1991. - T. 13 , sz. 4 . - S. 157-161 . — PMID 1859393 .
  18. ↑ 1 2 3 4 H.-D. Jakubke, H. Eshkait. 3.5. fejezet Fizikai és kémiai tulajdonságok // Aminosavak, peptidek, fehérjék . - Moszkva: Mir, 1985. - S.  356 -363.
  19. ↑ EC 3.4.23.1 - pepszin A Pepszin A a BRENDA információs rendszerben . Letöltve: 2008. május 18. Az eredetiből archiválva : 2020. február 19.
  20. ↑ 1 2 A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. A szerves kémia kezdetei. Második könyv 221. Letöltve: 2012. december 26. Az eredetiből archiválva : 2012. december 27..
  21. ↑ Singer SJ Integral proteins szerkezete és inszerciója membránokban // Annu Rev Cell Biol. - 1990. - T. 6 . - S. 247-296 . — PMID 2275815 .
  22. ↑ Strayer L. Biokémia 3 kötetben. - Moszkva: Mir, 1984.
  23. ↑ 1 2 Lehninger A. A biokémia alapjai 3 kötetben. - Moszkva: Mir, 1985.
  24. ↑ Koonin EV, Tatusov RL, Galperin MY A teljes genomokon túl: a szekvenciától a szerkezetig és a funkcióig // Curr Opin Struct Biol.. - 1998. - 8. kötet , no. 3 . - S. 355-363 . — PMID 9666332 .
  25. ↑ David Whitford. Fehérjék: szerkezet és funkció. - Wiley, 2005. - P. 41. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  26. ↑ 1 2 3 4 David Whitford. Fehérjék: szerkezet és funkció. - Wiley, 2005. - P. 45. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  27. ↑ Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. A polipeptidláncok másodlagos szerkezetei // Protein Physics. - Moszkva: KDU, 2005. - S. 86-95. — ISBN 5-98227-065-2 .
  28. ↑ 1 2 Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. 15. előadás // Protein Physics. - Moszkva: KDU, 2005. - S. 189-205.
  29. ↑ A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. A szerves kémia kezdetei. Első könyv 331. Letöltve : 2012. december 26. Az eredetiből archiválva : 2012. december 27..
  30. ↑ Schrödinger E. Mi az élet a fizika szemszögéből? = ford. angolról. A.A. Malinovszkij. - Moszkva: RIMIS, 2009. - P. 176. - ISBN 978-5-9650-0057-9 .
  31. ↑ Volkenstein M.V. Biofizika. - Moszkva: Nauka, 1988.
  32. ↑ Huber R. Konformációs rugalmasság fehérjemolekulákban   // Természet . - 1979. - 1. évf. 280 , iss. 5723 . - P. 538-539 . — PMID 460436 .
  33. ↑ Richards FM Területek, térfogatok, csomagolás és fehérjeszerkezet // Annu Rev Biophys Bioeng. - 1977. - T. 6 . - S. 151-176 . — PMID 326146 .
  34. ↑ Privalov P.L. Fehérjestabilitás és hidrofób kölcsönhatások // Biofizika. - 1987. - T. 32 , sz. 5 . - S. 742-760 . — PMID 3318936 .
  35. ↑ Morozov V. N., Morozova T. Ya. A globuláris fehérjék mechanikai tulajdonságai // Molekuláris biológia. - 1983. - T. 17 , sz. 3 . - S. 577-586 . — PMID 6877232 .
  36. ↑ Doster W., Cusack S., Petry W. A mioglobin dinamikus átmenete, amelyet rugalmatlan neutronszórás mutat ki   // Nature . - 1989. - 1. évf. 337 , iss. 6209 . - P. 754-756 . — PMID 2918910 .
  37. ↑ Parak F., Frolov EN, Mössbauer RL, Goldanskii VI Dynamics of metmyoglobin crystals investigate by nukleáris gamma rezonancia abszorpció // J Mol Biol. - 1981. - T. 145 , sz. 4 . - S. 825-833 . — PMID 7265223 .
  38. ↑ Shaitan K.V., Rubin A.B. Sztochasztikus dinamika és elektron-konformációs kölcsönhatások fehérjékben // Biofizika. - 1985. - T. 30 , sz. 3 . - S. 517-526 . — PMID 3896324 .
  39. ↑ 1 2 3 Spirin A. S. II. fejezet. A hírvivő RNS és a genetikai kód // Molekuláris biológia. A riboszóma szerkezete és a fehérje bioszintézis. - Moszkva: Higher School, 1986. - S. 9-16.
  40. ↑ Benjamin Lewin. Gének VIII . - Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004. - ISBN 0131439812 .
  41. ↑ Dobson CM A fehérje feltekeredésének természete és jelentősége // A fehérjehajtogatás mechanizmusai  / Fájdalom RH. — 2. – New York, NY: Oxford University Press, 2000.
  42. ↑ Stack D., Neville C., Doyle S. Nem riboszómális peptidszintézis Aspergillus fumigatusban és más gombákban  // Mikrobiológia. - 2007. - T. 153 , sz. 5. pont . - S. 1297-1306 . — PMID 17464044 .  (nem elérhető link)
  43. ↑ Welker M., von Döhren H. Cianobakteriális peptidek — a természet saját kombinatorikus bioszintézise // FEMS Microbiol Rev. - 2006. - T. 30 , sz. 4 . - S. 530-563 . — PMID 16774586 .
  44. ↑ Wilken J., Kent SB Chemical protein synthesis // Curr Opin Biotechnol. - 1998. - T. 9 , sz. 4 . - S. 412-426 . — PMID 9720266 .
  45. ↑ Dawson PE, Kent SB Natív fehérjék szintézise kémiai ligációval  // Annu Rev Biochem. - 2000. - T. 69 . - S. 923-960 . — PMID 10966479 .
  46. ↑ Jones DT Protein másodlagos szerkezetének előrejelzése pozíció-specifikus pontozási mátrixok alapján // J Mol Biol. - 1999. - T. 292 , szám. 2 . - S. 195-202 . — PMID 10493868 .
  47. ↑ Jensen ON A fehérjenyelv értelmezése proteomika segítségével // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2006. - 7. évf. , szám. 6 . - S. 391-403 . — PMID 16723975 .
  48. ↑ Demartino GN, Gillette TG Proteaszómák: gépek minden  okból  // Cell . - Cell Press , 2007. - Vol. 129 , iss. 4 . - P. 659-662 . — PMID 17512401 .
  49. ↑ Walsh G., Jefferis R. Poszttranszlációs módosítások a terápiás fehérjék kontextusában  // Nature Biotechnology  . - Nature Publishing Group , 2006. - Vol. 24 , iss. 10 . - P. 1241-1252 . — PMID 17033665 .
  50. ↑ Rosenbaum, J. Cytoskeleton: functions for tubulin modifiifications at last  // Curr Biol  : Journal  . - 2000. - Vol. 10 . - P. 801-803 . - doi : 10.1016/S0960-9822(00)00767-3 . — PMID 11084355 .
  51. ↑ Bronner C., Chataigneau T., Schini-Kerth VB, Landry Y. Az "Epigenetic Code Replication Machinery", ECREM: az epigenetikus sejtmemória ígéretes gyógyszeres célpontja // Curr Med Chem. - 2007. - T. 14 , sz. 25 . - S. 2629-2641 . — PMID 17979715 .
  52. ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J. et al. 12. fejezet: Intracelluláris kompartmentek és fehérjeválogatás // A sejt molekuláris biológiája. 4. kiadás . – New York: Garland Science, 2002.
  53. ↑ Hegde RS, Bernstein HD Meglepő jelsorozatok összetettsége // Trends Biochem Sci. - 2006. - T. 31 , sz. 10 . - S. 563-571 . — PMID 16919958 .
  54. ↑ Saraogi I., Shan SO A jelfelismerő részecske általi kotranszlációs fehérje célzás molekuláris mechanizmusa // Traffic. - T. 12 , sz. 5 . - S. 535-542 .
  55. ↑ Alberti S. A térbeli fehérjeminőség-ellenőrzés molekuláris mechanizmusai  // Prion. - 2012. - V. 6 , sz. 5 . - S. 437-442 . - doi : 10.4161/pri.22470 . — PMID 23051707 .
  56. ↑ 1 2 Shintani T., Klionsky DJ Autofágia az egészségben és a betegségekben: kétélű kard   // Tudomány . - 2004. - 20. évf. 306 , iss. 5698 . - P. 990-995 . — PMID 15528435 .
  57. ↑ Anfinsen CB alapelvek, amelyek szabályozzák a fehérjeláncok hajtogatását   // Tudomány . - 1973. - 1. évf. 181 , iss. 4096 . - P. 223-230 . — PMID 4124164 . Nobel előadás. A szerző Stanford Moore-ral és William Steinnel együtt megkapta a kémiai Nobel-díjat "a ribonukleáz vizsgálatáért, különös tekintettel az enzim aminosavszekvenciája és biológiailag aktív konformációja közötti kapcsolatra".
  58. ↑ Ellis RJ, van der Vies SM Molecular chaperones  // Annu Rev Biochem. - 1991. - T. 60 . - S. 321-347 . doi : 10.1146 / annurev.bi.60.070191.001541 . — PMID 1679318 .
  59. ↑ Sun Y., MacRae TH A kis hősokkfehérjék és szerepük az emberi betegségekben  // FEBS J. - 2005. - Vol. 272 , no. 11 . - S. 2613-2627 . — PMID 15943797 .
  60. ↑ Biokémiai és Molekuláris Biológiai Szövetség (NC-IUBMB). A Nemzetközi Biokémiai és Molekuláris Biológiai Unió Nómenklatúra Bizottsága (NC-IUBMB) . Hozzáférés dátuma: 2012. december 29. Az eredetiből archiválva : 2013. január 5..
  61. ↑ 1 2 Lodish H, Berk A, Matsudaira P., Kaiser CA, Krieger M., Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. 3. fejezet // Molecular cell biology. — 5. - New York: WH Freeman és CO, 2004. - 66-72. — ISBN 0-7167-4366-3 .
  62. ↑ 1 2 Sorokin A. V., Kim E. R., Ovchinnikov L. P. Proteasome system of protein degradation and processing  // Advances in Biological Chemistry. - 2009. - T. 49 . - S. 3-76 . Archiválva az eredetiből 2013. október 7-én.
  63. ↑ 1 2 3 Farrugia G., Balzan R. Oxidatív stressz és programozott sejthalál élesztőben // Front Oncol. - 2012. - 2. évf. , szám. 64 . — doi : 10.3389/fonc.2012.00064 . — PMID 22737670 .
  64. ↑ Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Misfolded proteins partition between two different quality control compartments   // Nature . - 2008. - Vol. 454 , iss. 7208 . - P. 1088-1095 . - doi : 10.1038/nature07195 . — PMID 18756251 .
  65. ↑ Yannay-Cohen N., Razin E. Fordítás és átírás: a LysRS kettős funkcionalitása hízósejtekben // Mol Cells. - 2006. - T. 22 , sz. 2 . - S. 127-132 . — PMID 17085962 .
  66. ↑ ENZYME Enzyme Nomenclature Database . Letöltve: 2013. április 25. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28..
  67. ↑ Bairoch A. Az ENZYME adatbázis 2000-ben  // Nucleic Acids Res. - 2000. - T. 28 , sz. 1 . - S. 304-305 . — PMID 10592255 .
  68. ↑ Radzicka A., Wolfenden R. A proficient enzim  (angol)  // Science. - 1995. - 1. évf. 267 , iss. 5194 . - 90-93 . o . — PMID 7809611 .
  69. ↑ A katalitikus oldal atlasza az Európai Bioinformatikai Intézetben . Letöltve: 2007. szeptember 28. Az eredetiből archiválva : 2013. június 20.
  70. ↑ Az enzimek nómenklatúrája a Biokémiai és Molekuláris Biológiai Nemzetközi Unió honlapján . Letöltve: 2013. április 25. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28..
  71. ↑ Erickson HP A citoszkeleton evolúciója  // Bioesszék. - 2007. - T. 29 , sz. 7 . - S. 668-677 . — PMID 17563102 .
  72. ↑ Wolberg AS A trombin képződése és a fibrinrög szerkezete // Blood Rev. - 2007. - T. 21 , sz. 3 . - S. 131-142 . — PMID 17208341 .
  73. ↑ Ya. Kolman, K.-G. Rem. Vizuális biokémia. - Moszkva: Mir, 2000. - S. 308-309.
  74. ↑ Li J., Barreda DR, Zhang YA, Boshra H., Gelman AE, Lapatra S., Tort L., Sunyer JO B limfociták korai gerincesekből potent phagocytic and microbicid képességekkel rendelkeznek // Nat Immunol. - 2006. - 7. évf. , szám. 10 . - S. 1116-1124 . — PMID 16980980 .
  75. ↑ Hinnebusch AG A GCN4 transzlációs szabályozása és az élesztő általános aminosavszabályozása // Annu Rev Microbiol. - 2005. - T. 59 . - S. 407-450 . — PMID 16153175 .
  76. ↑ Poveshchenko A. F., Abramov V. V., Kozlov V. V. A citokinek a neuroendokrin szabályozás tényezői // Advances in Physiological Sciences. - 2007. - T. 38 , sz. 3 . - S. 40-46 .
  77. ↑ Wittenberg JB. Az optimumról: a mioglobin által elősegített oxigéndiffúzió esete. Gén. 2007. augusztus 15. 398(1-2):156-161.
  78. ↑ Driessen AJ, Nouwen N. Protein Translocation Across the Bacterial Cytoplasmic Membrane. Annu Rev Biochem. 2007. december 13. [Epub nyomtatás előtt]
  79. ↑ Drory O., Nelson N. The emerging structure of vacuolar ATPases  (angol)  // Fiziológia (Bethesda) .. - 2006. - Vol. 21 . - P. 317-325 .
  80. ↑ Eliot M. Hermana és Brian A. Larkins. Fehérjetároló testek és vakuolák  // A növényi sejt. - 1999. - T. 11 . - S. 601-613 .
  81. ↑ Dupré DJ, Hébert T.E. Hét transzmembrán receptor jelátviteli komplex bioszintézise és forgalmazása. sejtjel. 2006;18(10):1549-1559
  82. ↑ Karp G. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments, 4. kiadás, pp. 346-358. John Wiley and Sons, Hoboken, NJ. 2005.
  83. ↑ Schroer, Trina A. Dynactin. A sejt- és fejlődésbiológia éves áttekintése. 2004, 20, 759-779. PMID 15473859
  84. ↑ Voet D, Voet JG. Biochemistry 1. kötet, 3. kiadás, Hoboken, NJ (2004).
  85. ↑ Brosnan J. Interorgan aminosav transzport és szabályozása  // J  Nutr : folyóirat. - 2003. - 1. évf. 133. sz . 6 1. melléklet . - P. 2068S-72S . — PMID 12771367 .
  86. ↑ David Whitford. Fehérjék: szerkezet és funkció . - Wiley, 2005. - S.  313 . - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  87. ↑ Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK Fluoreszcens fehérjék, mint biomarkerek és bioszenzorok: színes fények dobása molekuláris és sejtfolyamatokra  //  Current Protein & Peptide Science: Journal. - 2008. - Vol. 9 , sz. 4 . - P. 338-369 . - doi : 10.2174/138920308785132668 . — PMID 18691124 .
  88. ↑ Yuste R. Fluoreszcencia mikroszkópia ma  // Nature Methods  : Journal  . - 2005. - 20. évf. 2 , sz. 12 . - P. 902-904 . - doi : 10.1038/nmeth1205-902 . — PMID 16299474 .
  89. ↑ Margolin W. Zöld fluoreszcens fehérje mint riporter makromolekuláris lokalizációhoz bakteriális sejtekben   // Módszerek (San Diego, Kalifornia ) : folyóirat. - 2000. - Vol. 20 , sz. 1 . - 62-72 . o . - doi : 10.1006/meth.1999.0906 . — PMID 10610805 .
  90. ↑ Walker JH, Wilson K. A gyakorlati biokémia  alapelvei és technikái . - Cambridge, Egyesült Királyság: Cambridge University Press , 2000. - P. 287-289. — ISBN 0-521-65873-X .
  91. ↑ Osterman L. A. Fehérjék és nukleinsavak vizsgálati módszerei: Elektroforézis és ultracentrifugálás (gyakorlati útmutató). - M . : "Nauka", 1981. - S. 240-263. — 288 p.
  92. ↑ Mayhew TM, Lucocq JM . Fejlesztések a sejtbiológiában vékony metszeteken alapuló kvantitatív immunelektronmikroszkópiához: áttekintés  //  Histochemistry and Cell Biology : folyóirat. - 2008. - Vol. 130 , sz. 2 . - P. 299-313 . - doi : 10.1007/s00418-008-0451-6 . — PMID 18553098 .
  93. ↑ Hohsaka T., Sisido M. Nem természetes aminosavak beépítése fehérjékbe  //  Current Opinion in Chemical Biology. - Elsevier , 2002. - Vol. 6 , sz. 6 . - P. 809-815 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00376-9 . — PMID 12470735 .
  94. ↑ Cedrone F., Ménez A., Quéméneur E. Tailoring new enzimfunctions by rational redesign  //  Current Opinion in Structural Biology : Journal. - Elsevier , 2000. - Vol. 10 , sz. 4 . - P. 405-410 . - doi : 10.1016/S0959-440X(00)00106-8 . — PMID 10981626 .
  95. ↑ Colea JL, Hansenb JC "Analitikai ultracentrifugálás mint kortárs biomolekuláris kutatási eszköz" // J. Biomol. Techn. V 10. 1999. P. 163-176
  96. ↑ Murray RF, Harper HW, Granner DK, Mayes PA, Rodwell VW Harper 's Illustrated Biochemistry  . — New York: Lange Medical Books/McGraw-Hill, 2006. — ISBN 0-07-146197-3 .
  97. ↑ Osterman L.A. Fehérjék és nukleinsavak kromatográfiája. - Moszkva, 1985.
  98. ↑ Hey J., Posch A., Cohen A., Liu N., Harbers A. Komplex fehérjekeverékek frakcionálása folyadékfázisú izoelektromos fókuszálással  //  Methods in Molecular Biology : folyóirat. - 2008. - Vol. 424 . - 225-239 . — ISBN 978-1-58829-722-8 . - doi : 10.1007/978-1-60327-064-9_19 . — PMID 18369866 .
  99. ↑ Terpe K. A címkefehérje fúziók áttekintése: a molekuláris és biokémiai alapoktól a kereskedelmi rendszerekig   // Alkalmazott mikrobiológia és biotechnológia : folyóirat. - Springer , 2003. - Vol. 60 , sz. 5 . - P. 523-533 . - doi : 10.1007/s00253-002-1158-6 . — PMID 12536251 .
  100. ↑ N. A. Ponkin. Mi a neved, tömegspektrometria? 2016. március 4-i archív másolat az All-Russian Mass Spectrometric Society Wayback Machine honlapján
  101. ↑ Vágó: John M. Walker. A fehérjeprotokollok kézikönyve . - 3. - Rugós. - P. 3-69. - 1985 p. — (Springer Protocols Handbooks). - ISBN 978-1-60327-474-6 . Archivált másolat (nem elérhető link) . Letöltve: 2017. szeptember 29. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 18.. 
  102. ↑ Görg A., Weiss W., Dunn MJ Current two-dimensional electrophoresis technology for proteomics  //  Proteomics : Journal. - 2004. - 20. évf. 4 , sz. 12 . - P. 3665-3685 . - doi : 10.1002/pmic.200401031 . — PMID 15543535 .
  103. ↑ Conrotto P, Souchelnytskyi S. Proteomikai megközelítések a biológiai és orvostudományokban: elvek és alkalmazások // Exp Oncol.. - Vol. 30 , no. 3 . - S. 171-180 . — PMID 18806738 .
  104. ↑ Joos T., Bachmann J. Protein microarrays: lehetőségek és korlátok   // Frontiers in Bioscience : folyóirat. — A biotudomány határai, 2009. - 20. évf. 14 , sz. 14 . - P. 4376-4385 . - doi : 10.2741/3534 . — PMID 19273356 .
  105. ↑ Koegl M., Uetz P. Élesztő kéthibrid szűrési rendszerek javítása  //  Briefings in Functional Genomics & Proteomics. - 2007. - Vol. 6 , sz. 4 . - P. 302-312 . - doi : 10.1093/bfgp/elm035 . — PMID 18218650 . Az eredetiből archiválva: 2013. április 15. Archivált másolat (nem elérhető link) . Letöltve: 2013. január 1. Az eredetiből archiválva : 2013. április 15.. 
  106. ↑ Plewczyński D., Ginalski K. Az interaktóm: a fehérje-fehérje kölcsönhatások előrejelzése sejtekben  //  Cellular & Molecular Biology Letters : Journal. - 2009. - 1. évf. 14 , sz. 1 . - P. 1-22 . - doi : 10.2478/s11658-008-0024-7 . — PMID 18839074 .
  107. ↑ Zhang C., Kim SH A szerkezeti genomika áttekintése: a szerkezettől a funkcióig  //  Current Opinion in Chemical Biology : folyóirat. - Elsevier , 2003. - Vol. 7 , sz. 1 . - P. 28-32 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00015-7 . — PMID 12547423 .
  108. ↑ Zhang Y. Haladás és kihívások a fehérjeszerkezet előrejelzésében  //  Current Opinions in Structural Biology : folyóirat. - 2008. - Vol. 18 , sz. 3 . - P. 342-348 . - doi : 10.1016/j.sbi.2008.02.004 . — PMID 18436442 .
  109. ↑ Xiang Z. Advances in homology protein structure modeling  //  Current Protein and Peptide Science. - 2006. - Vol. 7 , sz. 3 . - 217-227 . o . - doi : 10.2174/138920306777452312 . — PMID 16787261 .
  110. ↑ Kuhlman B., Dantas G., Ireton GC, Varani G., Stoddard BL, Baker D. Design of a novel globular protein fold with atomic-level accuracy  //  Science : Journal. - 2003. - 1. évf. 302 , sz. 5649 . - P. 1364-1368 . - doi : 10.1126/tudomány.1089427 . - Iránykód . — PMID 14631033 .
  111. ↑ Ritchie DW A fehérje-fehérje dokkolás közelmúltbeli fejlődése és jövőbeli irányai  //  Current Protein and Peptide Science: folyóirat. - 2008. - Vol. 9 , sz. 1 . - P. 1-15 . - doi : 10.2174/138920308783565741 . — PMID 18336319 .
  112. ↑ Scheraga HA, Khalili M., Liwo A. Protein-folding dynamics: overview of molekuláris szimulációs technikák  // Annual Review of Physical  Chemistry : folyóirat. - 2007. - Vol. 58 . - 57-83 . o . - doi : 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614 . - Iránykód . — PMID 17034338 .
  113. ↑ Zagrovic B., Snow CD, Shirts MR, Pande VS Kis alfa-helikális fehérje hajtogatásának szimulációja atomisztikus részletekben világszerte elterjedt számítástechnikával  //  Journal of Molecular Biology : folyóirat. - 2002. - 20. évf. 323. sz . 5 . - P. 927-937 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00997-X . — PMID 12417204 .
  114. ↑ Herges T., Wenzel W. Három hélix fehérje in silico hajtogatása és szabadenergiájának jellemzése minden atomból álló erőtérben  // Physical Review Letters  : Journal  . - 2005. - 20. évf. 94 , sz. 1 . — P. 018101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.94.018101 . - . — PMID 15698135 .
  115. ↑ Hoffmann M., Wanko M., Strodel P., König PH, Frauenheim T., Schulten K., Thiel W., Tajkhorshid E., Elstner M. Color tuning in rhodopsins: themekanismi for the spectral shift between bacteriorhodopsin and sensoros rodopsin II  (angol)  // Journal of the American Chemical Society : folyóirat. - 2006. - Vol. 128. sz . 33 . - P. 10808-10818 . doi : 10.1021 / ja062082i . — PMID 16910676 .

Irodalom

  • Alberts B., Bray D., Lewis J. és munkatársai : Molecular Biology of the cell. 3 kötetben. - M .: Mir, 1994. - ISBN 5-03-001986-3 .
  • Lehninger A. A biokémia alapjai. 3 kötetben. - M .: Mir, 1985.
  • Strayer L. Biokémia. 3 kötetben. - M .: Mir, 1984.

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Tematikus oldalak
Szótárak és enciklopédiák