ответы бх. Общая схема распада нуклеиновых кислот пищи, ферменты, субстраты
 Скачать 5.47 Mb.
|
|
интроны, а последовательности, присутствующие в мРНК, - кодирующими, или экзоны. Таким образом, первичный транскрипт - строго комплементарная матрице нуклеиновая кислота (пре-мРНК), содержащая как экзоны, так и интроны. Длина интронов варьирует от 80 до 1000 нуклеотидов. Последовательности интронов "вырезаются" из первичного транскрипта, концы экзонов соединяются друг с другом. Такую модификацию РНК называют "сплайсинг" (от англ, to splice -сращивать). Сплайсинг происходит в ядре, в цитоплазму поступает уже "зрелая" мРНК. Гены эукариотов содержат больше интронов, чем экзонов, поэтому очень длинные молекулы пре-мРНК (около 5000 нуклеотидов) после сплайсинга превращаются в более короткие молекулы цитоплазматической мРНК (от 500 до 3000 нуклеотидов). Процесс "вырезания" интронов протекает при участии малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП). В состав мяРНП входит малая ядерная РНК (мяРНК), нуклеотидная цепь которой связана с белковым остовом, состоящим из нескольких протомеров. В сплайсинге принимают участие различные мяРНП.Нуклеотидные последовательности нитронов функционально неактивны. Но на 5'- и З'-концах они имеют высокоспецифические последовательности - AGGU- и GAGG- соответственно (сайты сплайсинга), которые обеспечивают их удаление из молекулы пре-мРНК. Изменение структуры этих последовательностей влияет на процесс сплайсинга. На первой стадии процесса мяРНП связываются со специфическими последовательностями первичного транскрипта (сайты сплайсинга), далее к ним присоединяются другие мяРНП. При формировании структуры сплайсосомы 3'-конец одного экзона сближается с 5'-концом следующего экзона. Сплайсосома катализирует реакцию расщепления 3',5'-фосфодиэфирной связи на границе экзона с интроном. Последовательность интрона удаляется, а два экзона соединяются. Образование 3',5'-фосфодиэфирной связи между двумя экзонами катализируют мяРНК (малые ядерные РНК), входящие в структуру сплайсосомы. В результате сплайсинга из первичных транскриптов мРНК образуются молекулы "зрелой" мРНК. *мяРНК - рибозим 17. Регуляция транскрипции у прокариот. Теория оперона, регуляция по типу индукции и репрессии (примеры). Регуляция биосинтеза белка у прокариот осуществляется на уровне изменения скорости синтеза мРНК. В настоящее время принята теория оперона, сформулированная Франсуа Жакобом и Жаком Моно. В основе теории лежат следующие понятия: оперон – группа тесно связанных между собой генов, которые программируют образование структурных белков и ферментов в клетке, конституитивные гены – это гены, обеспечивающие основные жизненные функции клетки, "гены домашнего хозяйства". Эти гены работают в клетке всегда, независимо от ее активности и условий, индуцибельные гены – это гены, которые активируются при необходимости, ген-регулятор – ген, регулирующий работу оперона, но не входящий в его состав. Он синтезирует белок-регулятор (чаще называемый белок-репрессор), который может быть в активной или неактивной форме, ген-оператор – участок ДНК, способный связываться с белком-регулятором, и "решающий" нужно работать РНК-полимеразе или нет. По механизму индукции (лактозный оперон) и по механизму репресии (триптофановый, гистидиновый опероны). Лактозный оперон Лактозный оперон в целом отвечает за катаболизм лактозы. При изучении E.coli было замечено, что в клетке может быть две взаимоисключающие ситуации: активность одного из ферментов катаболизма лактозы низка, если в среде имеется много глюкозы. активность этого же фермента резко повышается в обратной ситуации, т.е. при отсутствии глюкозы и при наличии лактозы. На основании наблюдений была предложена схема регуляции оперона по механизму индукции: 1. При отсутствии лактозы (индуктора) активный белок-репрессор связан с оператором. Присоединение репрессора к оператору препятствует связыванию РНК-полимеразы с промотором (из-за того что участки промотора и оператора перекрываются), и транскрипция структурных генов оперона не идет и блокирует синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма лактозы. 2. Если глюкозы нет, а лактоза есть, то последняя связывается с белком-репрессором, изменяет его конформацию и снижает сродство к оператору. РНК- полимераза связывается с промотором и транскрибирует структурные гены ингибирует его, не давая ему связаться с геном-оператором и препятствовать работе РНК-полимеразы. Это позволяет РНК-полимеразе считывать информацию, отвечающую за синтез ферментов катаболизма лактозы, и синтезировать мРНК. Таким образом, лактоза является индуктором транскрипции. Триптофановый оперон( по такому же принципу и гистидиновый) Триптофановый оперон в целом отвечает за синтез триптофана. Функционирование триптофанового оперона в некотором смысле противоположно лактозному. Регуляция осуществляется по механизму репрессии. 1. В отличие от лактозного оперона, белок-репрессор синтезируется в неактивном состоянии и не может заблокировать транскрипцию генов, кодирующих ферменты синтеза триптофана. Синтез этой аминокислоты будет в клетке продолжаться до тех пор, пока в питательной среде не появится триптофан. 2. Триптофан соединяется с белком-репрессором и активирует его. Далее такой активный комплекс присоединяется к гену-оператору и блокирует транскрипцию. Таким образом, при наличии триптофана в среде прекращается его внутриклеточный синтез, экономятся ресурсы и энергия бактериальной клетки. В этом случае триптофан является репрессором транскрипции. При отсутствии в среде Гис или Три регуляторный белок-репрессор не имеет сродства к оператору и происходит синтез ферментов, осуществляющих образование этих аминокислот. Когда в среду добавляют, например, Гис, то эта молекула, получившая название "корепрессор", присоединяется к белку-репрессору. В результате конформационных изменений комплекс белка-репрессора и Гис приобретает сродство к оператору, присоединяется к нему, и транскрипция оперона прекращается, т.е. прекращается считывание информации о строении 10 ферментов, участвующих в синтезе этой аминокислоты . 18. Механизмы регуляции экспрессии генов у эукариот. Существенное усложнение эукариотических организмов повлекло за собой появление новых способов регуляции активности транскрипции: Амплификация – это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Естественно, все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию. Энхансеры (англ. to enhance – усиливать) – это участки ДНК в 10-20 пар оснований, способные значительно усиливать экспрессию генов той же ДНК. В отличие от промоторов они значительно удалены от транскрипционного участка и могут располагаться от него в любом направлении (к 5'-концу или к 3'-концу). Сами энхансеры не кодируют какие-либо белки, но способны связываться с регуляторными белками (подавляющими транскрипцию). Сайленсеры (англ. silence – молчание) – участки ДНК, в принципе схожие с энхансерами, но они способны замедлять транскрипцию генов, связываясь с регуляторными белками (которые ее активируют). Перестройка генов. К подобным процессам относится кроссинговер – обмен участками гомологичных хромосом, и более сложный процесс – сайт-специфичная рекомбинация, которая изменяет положение и порядок нуклеотидных последовательностей в геноме. Процессинг мРНК – некоторые пре-мРНК подвергаются разным вариантам сплайсинга (альтернативный сплайсинг) в результате чего образуются разные мРНК, и соответственно, белки с разной функцией. Изменение стабильности мРНК – чем выше продолжительность жизни мРНК в цитозоле клетки, тем больше синтезируется соответствующего белка. 19. Постранскрипционная регуляция у эукариот, обеспечивающая разнообразие белков: альтернативный сплайсинг. Редактирование РНК. Альтернативный сплайсинг - Форма сплайсинга, обеспечивающая кодирование одним геном структурно и обычно функционально различающихся полипептидов. Альтернативный сплайсинг сопровождается соединением экзонов гена в разных комбинациях с образованием различных зрелых молекул мРНК. Альтернативный сплайсинг характерен, в частности, для генов кальцитонина и соматостатина. Экзон одного варианта сплайсинга может оказаться интроном в альтернативном пути, поэтому молекулы мРНК, образованные в результате альт. сплайсинга, различаются набором экзонов. Это приводит к образованию разных мРНК и, соответственно - разных белков с одного первичного транскрипта. 20. Биосинтез белков (трансляция). Основные компоненты белоксинтезирующей системы: аминокислоты, т-РНК, рибосомы, источники энергии, белковые факторы, ферменты. Молекулы зрелой мРНК в виде гранул выходят из ядра в цитоплазму, где соединяются с рибосомами. Именно в них осуществляется трансляция или передача информации, записанной как последовательность нуклеотидов в мРНК, в последовательность аминокислот в молекулах белков (полипептидных цепочек). Трансляция информации протекает параллельно с биосинтезом белков. В ее осуществлении принимает участие макромолекулярный комплекс, включающий: мРНК, рРНК, тРНК, амино-тРНК-синтетазы, белковые факторы инициации, элонгации (удлинение или наращивание полипептида) и терминации трансляции. 1. Аминокислоты - Субстраты для синтеза белков 2. Транспортные РНК (тРНК). Их 20 типов, соответствующих 20 основным аминокислотам. Они участвуют в параллельно протекающих процессах трансляции и биосинтеза и занимают 15% объема. 3. Аминоацил-тРНК синтетазы Каждая аа-тРНК-синтетаза катализирует реакцию специфического связывания одной из 20 аминокислот с соответствующей тРНК 4. мРНК - Матрица - содержит линейную последовательность кодонов, определяющих первичную структуру белков 5. Рибосомы- Рибонуклеопротеиновые субклеточные структуры, являющиеся местом синтеза белков 6. АТФ, ГТФ - Источники энергии 7. Белковые факторы инициации, элонгации, терминации: Специфические внерибосомные белки, необходимые для процесса трансляции (12 факторов инициации: elF; 2 фактора элонгации: eEFl, eEF2, и факторы терминации: eRF) Каждая транспортная РНК имеет определенную триплетную последовательность в антикодоновой петле (антикодон) и может присоединить только такую аминокислоту, которая соответствует этому антикодону. Именно от наличия того или иного антикодона в тРНК зависит, какая аминокислота включится в белковую молекулу, т.к. ни рибосома, ни мРНК не узнают аминокислоту. Таким образом, адапторная роль тРНК заключается: ● в специфичном связывании с аминокислотами, ● в специфичном, согласно кодон-антикодоновому взаимодействию, связывании с мРНК, ● и, как результат, во включении аминокислот в белковую цепь в соответствии с информацией мРНК. мРНК - матрица для синтеза белков. 21. Строение и функции рибосом. Связывающие и каталитические центры рибосом. Каждая рибосома состоит из 2 субъединиц ( большая и малая) , каждая субъединица содержит рРНК и белки. S- коэффициент седиментации, характеристика седиментации при центрифугировании. Позволяет определить вес молекулы. Выражает время, которое потребовалось частице для того, чтобы осесть при центрифугировании. При объединении субъединиц в рибосоме образуются «места» – сайты. Рибосома движется по мРНК и «считывает» кодон за кодоном. В один сайт поступает тРНК с присоединенной к ней аминокислотой, в другом – находится ранее прибывшая тРНК, к которой прикреплена ранее синтезированная полипептидная цепочка. В рибосоме между аминокислотой и полипептидом образуется пептидная связь. В результате полипептид оказывается на «новой» тРНК, а «старая» покидает рибосому. На ее место смещается оставшаяся тРНК вместе со своим «хвостом» (полипептидом). Рибосома сдвигается по мРНК вперед на один триплет, и к нему присоединяется комплементарная тРНК и т. д. 22. Активация аминокислот. Аминоацил-т-РНК синтетазы, субстратная специфичность. У человека около 50 молекул тРНК обеспечивают включение аминокислот в белок, тРНК называют адапторной молекулой, потому что акцепторным концом взаимодействуют с аминокислотами, а антикодоном – с кодоном мРНК. Активация аминокислот осуществляется при помощи специфического фермента аминоацил-тРНК-синтаз в присутствии АТФ Активация АК происходит в 2 стадии: 1) АК присоединяется к ферменту и реагирует с АТФ с образованием богатого энергией промежуточного соединения - аминоацил АМФ. 2) На второй стадии аминоацильный остаток аминоациладенилата, оставаясь связанным с ферментом, взаимодействует с молекулой соответствующей тРНК с образованием аа-тРНК. Общая схема процесса: Аминокислота + тРНК + АТФ —> аа-тРНК + АМФ + PPi Чрезвычайно высокая специфичность aa-тРНК синтаз в связывании аминокислот с соответствующей тРНК лежит в основе трансляции генетической информации. В активном центре этих ферментов есть 4 специфических участка для узнавания АМК, тРНК, АТФ, для присоединения молекулы H2O2, которая участвует в гидролизе неправильных аминоациладенилатов. За счет существования в активном центре этих ферментов, обеспечивается немедленное удаления ошибочного присоединения аминокислотного остатка. (В учебнике 173-174) 23. Сборка полипептидной цепи на рибосоме. Образование инициаторного комплекса у прокариот. Особенности стадии инициации у эукариот. Инициация. Для инициации необходимы мРНК, ГТФ, малая и большая субъединицы рибосомы, три белковых фактора инициации (ИФ-1, ИФ-2, ИФ-3), метионин и тРНК для метионина. В начале этой стадии формируются два тройных комплекса: первый комплекс – мРНК + малая субъединица + ИФ-3, второй комплекс – метионил-тРНК + ИФ-2 + ГТФ. После формирования тройные комплексы объединяются с большой субъединицей рибосомы. В этом процессе активно участвуют белковые факторы инициации, источником энергии служит ГТФ. После сборки комплекса инициирующая метионил-тРНК связывается с первым кодоном АУГ матричной РНК и располагается в П-центре (пептидильный центр) большой субъединицы. А-центр (аминоацильный центр) остается свободным, он будет задействован на стадии элонгации для связывания аминоацил-тРНК. После присоединения большой субъединицы начинается стадия элонгации. У эукариот: 24. Элонгация: образование пептидной связи (р-ция транспептидации). Транслокация. Терминация. Роль белковых факторов на каждой из стадий трансляции. Элонгация: Для этой стадии необходимы все 20 аминокислот, тРНК для всех аминокислот, белковые факторы элонгации, ГТФ. Удлинение цепи происходит со скоростью примерно 20 аминокислот в секунду. Элонгация представляет собой циклический процесс. Первый цикл (и следующие циклы) элонгации включает три шага: 1. Присоединение аминоацил-тРНК (еще второй) к кодону мРНК (еще второму), аминокислота при этом встраивается в А-центр рибосомы. Источником энергии служит ГТФ. 2. Фермент пептидилтрансфераза осуществляет перенос метионина с метионил-тРНК (в П-центре) на вторую аминоацил-тРНК (в А-центре) с образованием пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. При этом уже активированная СООН-группа метионина связывается со свободной NH2-группой второй аминокислоты. Здесь источником энергии служит макроэргическая связь между аминокислотой и тРНК. 3. Фермент транслоказа перемещает мРНК относительно рибосомы таким образом, что первый кодон АУГ оказывается вне рибосомы, второй кодон (на рисунке ) становится напротив П-центра, напротив А-центра оказывается третий кодон (на рисунке ). Для этих процессов необходима затрата энергии ГТФ. Так как вместе с мРНК перемещаются закрепленные на ней тРНК, то инициирующая первая тРНК выходит из рибосомы, вторая тРНК с дипептидом помещается в П-центр. Второе повторение цикла – начинается с присоединения третьей аминоацил-тРНК к третьему кодону мРНК, аминокислота-3 становится в А-центр. Далее трансферазная реакции повторяется и образуется трипептид, занимающий А-центр, после чего он смещается в П-центр в транслоказной реакции.. В пустой А-центр входит четвертая аминоацил-тРНК и начинается третий цикл элонгации: Цикл элонгации (реакции 1,2,3) повторяется столько раз, сколько аминокислот необходимо включить в полипептидную цепь. Терминация Синтез белка продолжается до тех пор, пока рибосома не достигнет на мРНК особых терминирующих кодонов – стоп-кодонов УАА, УАГ, УГА. Данные триплеты не кодируют ни одной из аминокислот, их также называют нонсенс-кодоны. При вхождении этих кодонов внутрь рибосомы происходит активация белковых факторов терминации, которые последовательно катализируют: Гидролитическое отщепление полипептида от конечной тРНК. Отделение от П-центра последней, уже пустой, тРНК. Диссоциация рибосомы. Источником энергии для завершения трансляции является ГТФ. 25. Регуляция биосинтеза белков на уровне трансляции. Изменение скорости трансляции. 26. Процессинг первичных полипептидных цепей после трансляции: частичный протеолиз, образование ковалентных связей, присоединение простетических групп, ковалентная модификация аминокислотных остатков (гликозилирование, метилирование, фосфорилирование, ацетилирование). Синтезированные белки должны "созреть" После того как пептидная цепь отходит от рибосомы она должна принять свою биологически активную форму, т.е. свернуться определенным образом, связать какие-либо группы и т.п. Реакции превращения полипептида в активный белок называются процессинг или посттрансляционная модификация белков. Посттрансляционная модификация белков К основным реакциям процессинга относятся: 1. Удаление с N-конца метионина или даже нескольких аминокислот специфичными аминопептидазами. 2. Образование дисульфидных мостиков между остатками цистеина. 3. Частичный протеолиз – удаление части пептидной цепи, как в случае с инсулином или протеолитическими ферментами ЖКТ. 4. Присоединение химической группы к аминокислотным остаткам белковой цепи: = фосфорной кислоты – например, фосфорилирование по аминокислотам Серину, Треонину, Тирозину используется при регуляции активности ферментов или для связывания ионов кальция, = карбоксильной группы – например, при участии витамина К происходит γ-карбоксилирование глутамата в составе протромбина, проконвертина, фактора Стюарта, Кристмаса, что позволяет связывать ионы кальция при инициации свертывания крови, = метильной группы – например, метилирование аргинина и лизина в составе гистонов используется для регуляции активности генома, = гидроксильной группы – например, присоединение ОН-группы к лизину и пролину с образованием гидроксипролина и гидроксилизина необходимо для созревания молекул коллагена при участии витамина С, = йода – например, в тиреоглобулине присоединение йода необходимо для образования предшественников тиреоидных гормонов йодтиронинов, 5. Включение простетической группы: углеводных остатков – например, гликирование требуется при синтезе гликопротеинов. гема – например, при синтезе гемоглобина, миоглобина, цитохромов, каталазы, витаминных коферментов – биотина, ФАД, пиридоксальфосфата и т.п. 6. Объединение протомеров в единый олигомерный белок, например, гемоглобин, коллаген, лактатдегидрогеназа, креатинкиназа. 27. Фолдинг белков. Ферменты. Роль шаперонов в фолдинге белка. Фолдинг белковой молекулы с помощью шаперониновой системы. Болезни, связанные с нарушением фолдинга белка. Фолдинг белков Фолдинг – это процесс укладки вытянутой полипептидной цепи в правильную трехмерную пространственную структуру. Для обеспечения фолдинга используется группа вспомогательных белков под названием шапероны (chaperon, франц. – спутник, нянька). Они предотвращают взаимодействие новосинтезированных белков друг с другом, изолируют гидрофобные участки белков от цитоплазмы и "убирают" их внутрь молекулы, правильно располагают белковые домены. При синтезе белков N-конец полипептида синтезируется раньше, чем С-конец. Для формирования конформации белка нужна полная его ак-последовательность. Поэтому в период синтеза белка на рибосоме защиту реакционно-способных радикалов осущ. Ш-70. Фолдинг высокомолекулярных белков осуществляют Ш-60. Шапероны имеют высокое сродство к белкам, на пов-ти которых есть элементы, характерные для несвёрнутых молекул (напр. гидрофобные радикалы). В специфической среде этой полости в изоляции от других молекул идёт перебор возможных конформаций, наиболее энергетически выгодных для белка. Высвобождение белка со сформированной нативной конформацией сопр. гидролизом АТФ. Требует огромных затрат энергии. !! Фолдинг препятствует нежелательным взаимодействиям белков с другими молекулами клетки, сопровождается до окончательного формирования нативной структуры. В целом шапероны способствуют переходу структуры белков от первичного уровня до третичного и четвертичного. В результате отложения амилоида в органах и тканях нарушаются структура и функция клеток, наблюдают их дегенеративные изменения и разрастание соединительнотканных или глиальных клеток. Развиваются болезни, называемые амилоидрзами. Для каждого вида амилоидоза характерен определённый тип амилоида. В настоящее время описано более 15 таких болезней. Болезнь Альцхаймера Болезнь Альцхаймера - наиболее часто отмечаемый ?-амилоидоз нервной системы, как правило, поражающий лиц преклонного возраста и характеризующийся прогрессирующим расстройством памяти и полной деградацией личности. В ткани мозга откладывается ?-амилоид - белок, образующий нерастворимые фибриллы, нарушающие структуру и функции нервных клеток. ?-амилоид - продукт изменения конформаций нормального белка организма человека. Он образуется из более крупного предшественника частичным протеолизом и синтезируется во многих тканях. ?-Амилоид, в отличие от своего нормального предшественника, содержащего много ?-спиральных участков, имеет вторичную ?-складчатую структуру, агрегирует с образованием нерастворимых фибрилл, устойчив к действию протеолитических ферментов. Причины нарушения фолдинга нативных белков в ткани мозга ещё предстоит выяснить. Возможно, с возрастом уменьшается синтез шаперонов, способных участвовать в формировании и поддержании нативной конформаций белков, или увеличивается активность протеаз, что приводит к увеличению концентрации белков, склонных изменять конформацию. Прионовые болезни Прионы - особый класс белков, обладающих инфекционными свойствами. Попадая в организм человека или спонтанно возникая в нём, они способны вызывать тяжёлые неизлечимые заболевания ЦНС, называемые прионовыми болезнями. Название "прионы" происходит от аббревиатуры английской фразы proteinaceous infectious particle - белковая инфекционная частица. Прионовый белок кодируется тем же тленом, что и его нормальный аналог, т.е. они имеют идентичную первичную структуру. Однако два белка обладают различной конформацией: прионовый белок характеризуется высоким содержанием ?-слоёв, в то время как нормальный белок имеет много ?-спиральных участков. Кроме того, прионовый белок обладает устойчивостью к действию протеаз и, попадая в ткань мозга или образуясь там спонтанно, способствует превращению нормального белка в прионовый в результате межбелковых взаимодействий. Образуется так называемое "ядро полимеризации", состоящее из агрегированных прионовых белков, к которому способны присоединяться новые молекулы нормального белка. В результате в их пространственной структуре происходят конформационные перестройки, характерные для прионовых белков. Известны случаи наследственных форм прионовых болезней, вызванных мутациями в структуре данного белка. Однако возможно и заражение человека прионовыми белками, в результате чего возникает заболевание, приводящее к гибели больного. Так, куру - прионовая болезнь аборигенов Новой Гвинеи, эпидемический характер которой связан с традиционным каннибализмом в этих племенах и передачей инфекционного белка от одной особи к другой. В связи с изменением образа их жизни данное заболевание практически исчезло. 28. Особенности синтеза и процессинга секретируемых белков (на примере коллагена и инсулина). Инсулин образуется из препроинсулина в результате посттрансляционной модификации. Синтез препроинсулина происходит на полирибосомах, связанных с эндоплазматическим ретикулумом. Препроинсулин проникает в люмен ретикулума, где от него отщепляется лидирующая последовательность - N-концевой фрагмент . Образовавшийся проинсулин (86 остатков) перемещается в люмене к аппарату Гольджи, где упаковывается в секреторные гранулы. В аппарате Гольджи и секреторных гранулах происходит превращение проинсулина в инсулин. Т.о. в секреторных гранулах содержатся (и секретируются из них) инсулин и С-пептид в эквимолярных количествах. Секреция инсулина и С-пептида происходит путем экзоцитоза. При стимуляции глюкозой инсулин быстро освобождается из секреторных гранул Синтез и созревание коллагена - сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе. Синтез и созревание коллагена включают в себя целый ряд посттрансляционных изменений ● гидроксилирование пролина и лизина с образованием гидроксипролина (Hyp) и гидроксилизина (Hyl); ● гликозилирование гидроксилизина; ● частичный протеолиз - отщепление "сигнального" пептида, а также N- и С-конце-вых пропептидов; ● образование тройной спирали После гидроксилирования и гликозилирования каждая про-α-цепь соединяется водородными связями с двумя другими про-α-цепями, образуя тройную спираль проколлагена. Эти процессы происходят ещё в просвете ЭР и начинаются после образования межцепочечных дисульфидных мостиков в области С-концевых пропептидов. Из ЭР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство. 29. Различия в продолжительности жизни белков. Убиквитинзависимая система протеолиза. После того как белки синтезированы, время их жизни регулируется протеазами. Разные белки имеют разные t 1/2 : от нескольких часов до нескольких месяцев, а иногда и лет. Ферменты, катализирующие регуляторные реакции метаболических путей, подвергаются быстрому расщеплению, поэтому скорость обновления этих молекул достаточно высока. на продолжительность жизни белков влияет Физиологическое состояние организма. Кроме того, существует мощная система защиты, обеспечивающая быстрое расщепление дефектных белков. Некоторые белки расщепляются лизосомными ферментами. В процессе аутофагии содержимое клетки, включая органеллы, окружается мембраной, сливается с лизосомой другой клетки и подвергается действию лизосомных ферментов.В результате гидролиза образующиеся мономеры поступают в цитоплазму для повторного использования. Для других белков показано расщепление в цитоплазме протеазами. Так, подлежащие разрушению белки первоначально отмечаются клеткой путём присоединения белка под названиемубиквитин. Этот небольшой белок, состоящий из 76 аминокислотных остатков, обнаружен у многих организмов. Убиквитин-зависимая система протеолиза проводит поиск мишени для протеолитической деградации среди внутриклеточных белков. Белки несут специфические сигналы деградации по аналогии с сигнальными последовательностями, которые направляют вновь синтезируемые белки к определенным микрокомпартментам клетки. в ядре и в цитоплазме эта система отделена пространственно и функционально от протеолитических ферментов, ЗАКЛЮЧЕННЫХнных в протеасомы . Распознанные данной системой белки-субстраты маркируются путем ковалентного присоединения к ним молекул стабильного 76- звенного белка - убиквитина . Убиквитин соединяется C-концом с боковыми остатками лизина в субстрате. Наличие такой метки в белке является первичным сигналом сортировки, направляющей образовавшиеся конъюгаты к протеасомам. к субстрату присоединяется несколько молекул убиквитина, которые организованы в виде бусинок на нитке. Молекулы белков, содержащие убиквитин яв-ся субстратами. Убиквитин-активирующий фермент связывает убиквитин, гидролизует ATP и образует тиоэфирную связь между AMP и убиквитином с переносом молекулы убиквитина на один из своих остатков Cys. Молекула активированного убиквитина далее соединяется с одним из ферментов семейства убиквитин-конъюгирующих ферментов и с убиквитин-лигазой 30. Лекарственные препараты – ингибиторы матричных биосинтезов. Вирусы и токсины ингибиторы матричных синтезов в эукариотических клетках. Интерфероны. Трансляция является хорошей мишенью для лекарств Многие вещества обладают способностью связываться с элементами рибосом или другими факторами трансляции. Некоторые из этих веществ используются в качестве лекарственных средств, которые в состоянии действовать на разных уровнях трансляции, например: 1. Инактивация факторов инициации интерферон активирует внутриклеточные протеинкиназы, которые, в свою очередь, фосфорилируют белковый фактор инициации ИФ-2 и подавляют его активность. 2. Нарушение кодон-антикодонового взаимодействия стрептомицин присоединяется к малой субъединице рибосомы и вызывает ошибку считывания первого основания кодона. 3. Блокада стадии элонгации тетрациклины блокируют А-центр рибосомы и лишают ее способности связываться с аминоацил-тРНК, левомицетин связывается с 50S-частицей рибосомы и ингибирует пептидил-трансферазу, эритромицин связывается с 50S-частицей рибосомы и ингибирует транслоказу, пуромицин по структуре схож с тирозил-тРНК, входит в А-центр рибосомы и участвует в пептидил-трансферазной реакции, образуя связь с имеющимся пептидом. После этого комплекс пуромицин-пептид отделяется от рибосомы, что останавливает синтез белка. И ЕЩЁ ЕСТЬ Лекарственная регуляция транскрипции Ингибирование 1. Гетероциклические соединения доксорубицин, дауномицин и актиномицин D обладают способностью интеркалировать (встраиваться между нитей молекулы ДНК) между двумя соседними парами оснований Г-Ц. В результате возникает препятствие для движения РНК-полимеразы ("заедание молнии") и остановка транскрипции. 2. Рифампицин связывается с β-субъединицей РНК-полимеразы прокариот и ингибирует ее. Благодаря такой избирательности действия рифампицин действует только на бактерии и является препаратом для лечения туберкулеза. 3. α-Аманитин, октапептид бледной поганки (Amanita phalloides) блокирует РНК-полимеразу II эукариот и предотвращает продукцию мРНК. |