Veverițe

Proteinele ( proteine , polipeptide [1] ) sunt substanțe organice cu moleculă înaltă constând din alfa- aminoacizi legați într-un lanț printr-o legătură peptidică . În organismele vii, compoziția de aminoacizi a proteinelor este determinată de codul genetic ; în majoritatea cazurilor, 20 de aminoacizi standard sunt utilizați în sinteză . Multe dintre combinațiile lor creează molecule de proteine ​​cu o mare varietate de proprietăți. În plus, reziduurile de aminoacizi dintr-o proteină sunt adesea supuse unor modificări post-translaționale , care pot apărea atât înainte ca proteina să înceapă să-și îndeplinească funcția, cât și în timpul „lucrării” acesteia în celulă. Adesea, în organismele vii, mai multe molecule de proteine ​​diferite formează complexe complexe, cum ar fi complexul fotosintetic .

Funcțiile proteinelor din celulele organismelor vii sunt mai diverse decât funcțiile altor biopolimeri  - polizaharide și ADN . Astfel, proteinele enzimatice catalizează cursul reacțiilor biochimice și joacă un rol important în metabolism. Unele proteine ​​au o funcție structurală sau mecanică, formând un citoschelet care menține forma celulelor. Proteinele joacă , de asemenea , un rol cheie în sistemele de semnalizare celulară , în răspunsul imun și în ciclul celular .

Proteinele sunt o parte importantă a alimentației animale și umane (surse principale: carne, carne de pasăre, pește, lapte, nuci, leguminoase, cereale; într-o măsură mai mică: legume, fructe, fructe de pădure și ciuperci), deoarece toți aminoacizii esențiali și o parte trebuie vin cu alimente proteice. În timpul digestiei, enzimele descompun proteinele ingerate în aminoacizi, care sunt utilizați pentru a biosintetiza proteinele proprii ale organismului sau sunt descompuși în continuare pentru energie .

Determinarea secvenței de aminoacizi a primei proteine, insulina  , prin secvențierea proteinelor ia adus lui Frederick Sanger Premiul Nobel pentru Chimie în 1958 . Primele structuri tridimensionale ale hemoglobinei și proteinelor mioglobinei au fost obținute prin difracția cu raze X , respectiv, de Max Perutz și John Kendrew la sfârșitul anilor 1950 [2] [3] , pentru care au primit Premiul Nobel pentru Chimie în 1962 .

Istoria studiului

Proteina a fost obținută pentru prima dată (sub formă de gluten ) în 1728 de către italianul Jacopo Bartolomeo Beccari din făină de grâu. Proteinele au fost identificate ca o clasă separată de molecule biologice în secolul al XVIII-lea , ca urmare a muncii chimistului francez Antoine de Fourcroix și a altor oameni de știință, în care proprietatea proteinelor de a coagula ( denatura ) sub influența căldurii sau a acizilor a fost notat . Proteinele precum albumina („albușul de ou”), fibrina (o proteină din sânge ) și glutenul din boabele de grâu au fost investigate în acel moment .

La începutul secolului al XIX-lea, s-au obținut deja unele informații despre compoziția elementară a proteinelor, se știa că aminoacizii se formează în timpul hidrolizei proteinelor . Unii dintre acești aminoacizi (de exemplu , glicina și leucina ) au fost deja caracterizați. Chimistul olandez Gerrit Mulder , pe baza analizei compoziției chimice a proteinelor, a emis ipoteza că aproape toate proteinele au o formulă empirică similară . În 1836, Mulder a propus primul model pentru structura chimică a proteinelor. Pe baza teoriei radicalilor , după mai multe clarificări, a ajuns la concluzia că unitatea structurală minimă a unei proteine ​​are următoarea compoziție: C 40 H 62 N 10 O 12 . El a numit această unitate „proteină” (Pr) (din grecescul protos – primul, primar ), iar teoria – „teoria proteinelor” [4] . Însuși termenul de „proteină” a fost propus de chimistul suedez Jacob Berzelius [5] . Conform ideilor lui Mulder, fiecare proteină este formată din mai multe unități proteice, sulf și fosfor . De exemplu, el a sugerat să scrieți formula fibrinei ca 10PrSP. Mulder a studiat, de asemenea, produșii de degradare ai proteinelor - aminoacizi, iar pentru unul dintre ei ( leucina ), cu o mică marjă de eroare, a determinat greutatea moleculară - 131 daltoni . Pe măsură ce s-au acumulat noi date despre proteine, teoria proteinelor a început să fie criticată, dar, în ciuda acestui fapt, a fost încă considerată general acceptată până la sfârșitul anilor 1850.

Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, majoritatea aminoacizilor care alcătuiesc proteinele au fost studiați. La sfârşitul anilor 1880. Omul de știință rus A. Ya. Danilevsky a remarcat existența grupurilor de peptide (CO-NH) în molecula proteică [6] [7] . În 1894, fiziologul german Albrecht Kossel a prezentat o teorie conform căreia aminoacizii sunt principalele elemente structurale ale proteinelor [8] . La începutul secolului al XX-lea, chimistul german Emil Fischer a demonstrat experimental că proteinele constau din reziduuri de aminoacizi legate prin legături peptidice . El a efectuat, de asemenea, prima analiză a secvenței de aminoacizi a unei proteine ​​și a explicat fenomenul de proteoliză .

Cu toate acestea, rolul central al proteinelor în organisme nu a fost recunoscut până în 1926 , când chimistul american James Sumner (mai târziu Premiul Nobel pentru Chimie) a arătat că enzima ureaza este o proteină [9] .

Dificultatea de a izola proteinele pure a făcut dificilă studierea acestora. Prin urmare, primele studii au fost efectuate folosind acele polipeptide care puteau fi ușor purificate în cantități mari, adică proteine ​​din sânge, ouă de găină, diverse toxine și enzime digestive/metabolice eliberate după sacrificare. La sfârșitul anilor 1950, Armor Hot Dog Co. a fost capabil să purifice un kilogram de ribonuclează A pancreatică bovină , care a devenit un obiect experimental pentru multe studii.

Ideea că structura secundară a proteinelor este rezultatul formării legăturilor de hidrogen între reziduurile de aminoacizi a fost prezentată de William Astbury în 1933 , dar Linus Pauling este considerat primul om de știință care a reușit să prezică cu succes structura secundară a proteinelor. Mai târziu , Walter Kauzman , bazându-se pe munca lui Kai Linnerström-Lang , a adus o contribuție semnificativă la înțelegerea legilor de formare a structurii terțiare a proteinelor și a rolului interacțiunilor hidrofobe în acest proces . La sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950, Frederick Sanger a dezvoltat o metodă de secvențiere a proteinelor , prin care a determinat secvența de aminoacizi a două lanțuri de insulină până în 1955 [10] [11] [12] , demonstrând că proteinele sunt polimeri liniari ai aminoacizilor, și nu lanțuri ramificate (ca în unele zaharuri ), coloizi sau cicloli . Prima proteină a cărei secvență de aminoacizi a fost stabilită de oamenii de știință sovietici/ruși a fost aspartat aminotransferaza în 1972 [13] [14] .

Primele structuri spațiale ale proteinelor obținute prin difracția cu raze X (analiza structurală cu raze X) au devenit cunoscute la sfârșitul anilor 1950 și începutul anilor 1960, iar structurile au fost descoperite folosind rezonanța magnetică nucleară  în anii 1980. În 2012, Protein Data Bank conținea aproximativ 87.000 de structuri proteice [15] .

În secolul 21, studiul proteinelor s-a mutat la un nivel calitativ nou, când nu sunt studiate numai proteinele purificate individuale, ci și schimbarea simultană a numărului și modificărilor post-translaționale ale unui număr mare de proteine ​​ale celulelor , țesuturilor individuale. sau organisme întregi. Această zonă a biochimiei se numește proteomică . Cu ajutorul metodelor bioinformatice , a devenit posibil nu numai procesarea datelor de difracție de raze X , ci și prezicerea structurii unei proteine ​​pe baza secvenței sale de aminoacizi. În prezent, microscopia crioelectronică a complexelor mari de proteine ​​și predicția structurilor spațiale ale domeniilor proteice folosind programe de calculator se apropie de acuratețea atomică [16] .

Proprietăți

Dimensiune

Mărimea unei proteine ​​poate fi măsurată în numărul de resturi de aminoacizi sau în daltoni ( greutate moleculară ), dar datorită dimensiunii relativ mari a moleculei, masa proteinei este exprimată în unități derivate - kilodaltoni (kDa). Proteinele de drojdie , în medie, constau din 466 de resturi de aminoacizi și au o greutate moleculară de 53 kDa. Cea mai mare proteină cunoscută în prezent, titina  , este o componentă a sarcomerelor musculare ; greutatea moleculară a diferitelor sale variante (izoforme) variază de la 3000 la 3700 kDa. Titina mușchiului soleus ( lat.  soleus ) al unui om este alcătuită din 38.138 de aminoacizi [17] .

Pentru a determina greutatea moleculară a proteinelor, se folosesc metode precum filtrarea pe gel , electroforeza pe gel de poliacrilamidă , analiza spectrometrică de masă , analiza sedimentării și altele [18] .

Proprietăți fizice și chimice

Amfoter

Proteinele sunt amfotere, adică, în funcție de condiții, prezintă atât proprietăți acide , cât și bazice . Proteinele conțin mai multe tipuri de grupări chimice capabile de ionizare într-o soluție apoasă: reziduuri carboxil ale lanțurilor laterale ale aminoacizilor acizi (acizi aspartic și glutamic ) și grupări care conțin azot ale lanțurilor laterale ale aminoacizilor bazici (în primul rând, ε- gruparea amino a lizinei și restul amidină CNH (NH 2 ) arginină , într-o măsură ceva mai mică - restul imidazol al histidinei ). Fiecare proteină este caracterizată de un punct izoelectric (pI) - aciditatea mediului ( pH ), la care sarcina electrică totală a moleculelor acestei proteine ​​este zero și, în consecință, nu se mișcă într- un câmp electric (de exemplu , în timpul electroforezei ). La punctul izoelectric, hidratarea și solubilitatea proteinelor sunt minime. Valoarea pI depinde de raportul dintre resturile de aminoacizi acide și bazice din proteină: în proteinele care conțin multe resturi de aminoacizi acide, punctele izoelectrice se află în regiunea acidă (astfel de proteine ​​​​se numesc acide), iar în proteinele care conțin mai multe reziduuri bazice. , în regiunea alcalină (proteine ​​de bază). Valoarea pI a unei proteine ​​date poate varia, de asemenea, în funcție de tăria ionică și de tipul de soluție tampon în care se află, deoarece sărurile neutre afectează gradul de ionizare al grupelor chimice ale proteinei. pI-ul unei proteine ​​poate fi determinat, de exemplu, dintr -o curbă de titrare sau prin focalizare izoelectrică [18] .

În general, pI al unei proteine ​​depinde de funcția pe care o îndeplinește: punctul izoelectric al majorității proteinelor din țesuturile vertebratelor variază de la 5,5 la 7,0, cu toate acestea, în unele cazuri, valorile se află în regiuni extreme: de exemplu, pentru pepsină  , o enzimă proteolitică a unui suc gastric puternic acid pI ~ 1 [19] , iar pentru salmin, o proteină protamină a laptelui de somon , a cărei caracteristică este un conținut ridicat de arginină, pI ~ 12. Proteine ​​care se leagă de acizii nucleici datorită interacțiunea electrostatică cu grupările fosfat sunt adesea principalele proteine. Exemple de astfel de proteine ​​sunt histonele și protaminele.

Solubilitate

Proteinele diferă prin gradul de solubilitate în apă. Proteinele solubile în apă se numesc albumine și includ proteine ​​din sânge și lapte. Insolubile sau scleroproteinele includ, de exemplu, keratina (proteina care alcătuiește părul, părul mamiferelor, pene de păsări etc.) și fibroina , care face parte din mătase și pânze de păianjen [20] . Solubilitatea unei proteine ​​este determinată nu numai de structura sa, ci și de factori externi, cum ar fi natura solventului, puterea ionică și pH-ul soluției [18] .

Proteinele sunt, de asemenea, împărțite în hidrofile și hidrofobe . Hidrofilele includ majoritatea proteinelor citoplasmei , nucleului și substanței intercelulare , inclusiv cheratina insolubilă și fibroina . Majoritatea proteinelor care alcătuiesc membranele biologice sunt hidrofobe, adică proteine ​​membranare integrale care interacționează cu lipidele membranare hidrofobe [21] (aceste proteine, de regulă, au și regiuni hidrofile).

Denaturare

Denaturarea proteinei se referă la orice modificare a activității sale biologice și/sau a proprietăților fizico-chimice asociate cu pierderea unei structuri cuaternare , terțiare sau secundare (a se vedea secțiunea „Structura proteinelor”). De regulă, proteinele sunt destul de stabile în condițiile (temperatură, pH etc.) în care funcționează în mod normal în organism [9] . O schimbare bruscă a acestor condiții duce la denaturarea proteinelor. În funcție de natura agentului de denaturare, se disting denaturarea mecanică (agitare sau agitare puternică), fizică (încălzire, răcire, iradiere, sonicare ) și chimică ( acizi și alcalii , agenți tensioactivi , uree ) [18] .

Denaturarea proteinelor poate fi completă sau parțială, reversibilă sau ireversibilă. Cel mai faimos caz de denaturare ireversibilă a proteinelor în viața de zi cu zi este gătirea unui ou de găină, când, sub influența temperaturii ridicate, ovalbumina proteică transparentă solubilă în apă devine densă, insolubilă și opaca. Denaturarea este în unele cazuri reversibilă, ca în cazul precipitării proteinelor solubile în apă cu săruri de amoniu (metoda sărării), iar această metodă este folosită ca modalitate de purificare a acestora [22] .

Structura

Moleculele de proteine ​​sunt polimeri liniari constând din resturi de α-L-aminoacizi (care sunt monomeri ), iar proteinele pot conține, de asemenea, resturi de aminoacizi modificate și componente non-aminoacizi. Abrevieri cu una sau trei litere sunt folosite pentru a desemna aminoacizii în literatura științifică. Deși la prima vedere poate părea că utilizarea a „doar” 20 de tipuri de aminoacizi în majoritatea proteinelor limitează diversitatea structurilor proteice, de fapt, numărul de variante cu greu poate fi supraestimat: pentru un lanț de 5 reziduuri de aminoacizi, este deja peste 3 milioane, iar un lanț de 100 de resturi de aminoacizi (mică proteină) poate fi prezentat în peste 10.130 de variante. Lanțurile cu lungime de la 2 la câteva zeci de resturi de aminoacizi sunt adesea numite peptide , cu un grad mai mare de polimerizare - proteine , deși această diviziune este foarte condiționată.

Când se formează o proteină, ca rezultat al interacțiunii grupării α-carboxil (-COOH) a unui aminoacid cu gruparea α-amino (-NH2 ) a altui aminoacid, se formează legături peptidice . Capetele proteinei sunt numite N- și C-terminal, în funcție de care dintre grupările restului terminal de aminoacid este liberă: -NH 2 sau respectiv -COOH. În sinteza proteinelor pe ribozom, primul rest de aminoacid (N-terminal) este de obicei un reziduu de metionină , iar resturile ulterioare sunt atașate la capătul C-terminal al celui precedent.

Niveluri de organizare

K. Lindström-Lang a propus să distingă 4 niveluri de organizare structurală a proteinelor: structuri primare , secundare , terțiare și cuaternare . Deși această împărțire este oarecum depășită, ea continuă să fie folosită [4] . Structura primară (secvența reziduurilor de aminoacizi) a unei polipeptide este determinată de structura genei sale și a codului genetic , în timp ce structurile de ordin superior se formează în timpul plierii proteinelor [23] . Deși structura spațială a unei proteine ​​în ansamblu este determinată de secvența sa de aminoacizi, aceasta este destul de labilă și poate depinde de condițiile externe, așa că este mai corect să vorbim despre conformația proteinei preferată sau cea mai favorabilă din punct de vedere energetic [4] .

Structura primară

Structura primară este secvența reziduurilor de aminoacizi din lanțul polipeptidic. Structura primară a unei proteine ​​este de obicei descrisă folosind denumiri cu una sau trei litere pentru reziduurile de aminoacizi.

Caracteristicile importante ale structurii primare sunt motivele conservatoare  - combinații stabile de reziduuri de aminoacizi care îndeplinesc o funcție specifică și se găsesc în multe proteine. Motivele conservatoare sunt păstrate în timpul evoluției speciilor; ele fac adesea posibilă prezicerea funcției unei proteine ​​necunoscute [24] . În funcție de gradul de omologie (similaritate) a secvențelor de aminoacizi ale proteinelor diferitelor organisme, se poate estima distanța evolutivă dintre taxonii cărora le aparțin aceste organisme.

Structura primară a unei proteine ​​poate fi determinată prin metode de secvențiere a proteinelor sau din structura primară a ARNm -ului acesteia , folosind un tabel de coduri genetice.

Structura secundară

Structura secundară este o ordonare locală a unui fragment dintr-un lanț polipeptidic, stabilizat de legături de hidrogen . Mai jos sunt cele mai comune tipuri de structură secundară a proteinelor [23] :

  • Elicele α  sunt bobine dense în jurul axei lungi a moleculei. O tură este de 3,6 resturi de aminoacizi, pasul elicei este de 0,54 nm [25] ( 0,15 nm per reziduu de aminoacizi ). Helixul este stabilizat prin legături de hidrogen între grupările peptidice H și O separate prin 4 unități. Deși α-helix poate fi fie stângaci, fie dreptaci, dreptacii predomină în proteine. Spirala este ruptă prin interacțiuni electrostatice ale acidului glutamic , lizină , arginină . Resturile de asparagină , serină , treonină și leucină situate aproape unele de altele pot interfera steric cu formarea helixului, resturile de prolină provoacă îndoirea lanțului și, de asemenea, rupe elice-α;
  • Foile β ( straturi pliate ) sunt mai multe lanțuri polipeptidice în zig-zag în care se formează legături de hidrogen între aminoacizi relativ îndepărtați (0,34 nm per reziduu de aminoacizi [26] ) din structura primară sau lanțuri proteice diferite (mai degrabă decât distanțate strâns, ca în α-helix). Aceste fire sunt de obicei direcționate cu N-terminale în direcții opuse (orientare anti-paralelă) sau în aceeași direcție (structură β paralelă). De asemenea, este posibil să existe o structură β mixtă constând din structuri β paralele și antiparalele [27] . Pentru formarea foilor β sunt importante dimensiunile mici ale grupurilor laterale de aminoacizi, predominând de obicei glicina și alanina ;
  • elice π ;
  • 3 10 - spirale;
  • fragmente neordonate.
Structura terțiară

Structura terțiară - structura spațială a lanțului polipeptidic. Structural, este format din elemente de structură secundară stabilizate prin diverse tipuri de interacțiuni, în care interacțiunile hidrofobe joacă un rol important. La stabilizarea structurii terțiare participă:

  • legături covalente (între două reziduuri de cisteină  - punți disulfură );
  • legături ionice între grupările laterale încărcate opus ale resturilor de aminoacizi;
  • legături de hidrogen;
  • interacțiuni hidrofobe. Când interacționează cu moleculele de apă din jur, molecula de proteină se pliază astfel încât grupările laterale nepolare ale aminoacizilor sunt izolate din soluția apoasă; pe suprafața moleculei apar grupări laterale hidrofile polare.

Studiile despre principiile plierii proteinelor au arătat că este convenabil să se evidențieze încă un nivel între nivelul structurii secundare și structura spațială atomică - motivul plierii (arhitectură, motiv structural). Motivul de pliere este determinat de aranjarea reciprocă a elementelor de structură secundară (a-helice și β-catenele) în cadrul domeniului proteic  , un globul compact care poate exista fie singur, fie poate face parte dintr-o proteină mai mare împreună cu alte domenii. Luați în considerare, de exemplu, unul dintre motivele caracteristice ale structurii proteinelor. Proteina globulară prezentată în dreapta, trioză fosfat izomeraza , are un motiv de pliere numit cilindru α/β: 8 fire paralele β formează un cilindru β într-un alt cilindru cu 8 elice α. Un astfel de motiv se găsește în aproximativ 10% dintre proteine ​​[28] .

Motivele de pliere sunt cunoscute a fi mai degrabă conservate și apar în proteine ​​care nu au relații nici funcționale, nici evolutive. Definiția motivelor de pliere stă la baza clasificării fizice sau raționale a proteinelor (cum ar fi CATH sau SCOP) [28] .

Pentru a determina structura spațială a unei proteine, se folosesc metode de analiză prin difracție de raze X, rezonanță magnetică nucleară și unele tipuri de microscopie.

Structura cuaternară

Structura cuaternară (sau subunitate, domeniu ) - aranjarea reciprocă a mai multor lanțuri polipeptidice ca parte a unui singur complex proteic. Moleculele proteice care alcătuiesc o proteină cu structură cuaternară se formează separat pe ribozomi și numai după terminarea sintezei formează o structură supramoleculară comună. O proteină cu o structură cuaternară poate conține atât lanțuri polipeptidice identice, cât și diferite. La stabilizarea structurii cuaternare participă aceleași tipuri de interacțiuni ca și la stabilizarea terțiarului. Complexele de proteine ​​supramoleculare pot consta din zeci de molecule.

Clasificare după tipul structurii

În funcție de tipul general de structură, proteinele pot fi împărțite în trei grupe:

  1. Proteine ​​fibrilare  - formează polimeri, structura lor este de obicei foarte regulată și este susținută în principal de interacțiunile dintre diferitele lanțuri. Ele formează microfilamente , microtubuli , fibrile, susțin structura celulelor și țesuturilor. Proteinele fibrilare includ cheratina și colagenul .
  2. Proteinele globulare  sunt solubile în apă, forma generală a moleculei este mai mult sau mai puțin sferică.
  3. Proteinele membranei  - au domenii care traversează membrana celulară , dar părți din ele ies din membrană în mediul intercelular și în citoplasma celulei. Proteinele membranare îndeplinesc funcția de receptori , adică efectuează transmisia de semnal și asigură, de asemenea, transportul transmembranar al diferitelor substanțe. Proteinele transportoare sunt specifice, fiecare dintre ele permite doar anumitor molecule sau un anumit tip de semnal să treacă prin membrană.

Proteine ​​simple și complexe

Pe lângă lanțurile peptidice, multe proteine ​​includ și grupări non-aminoacizi și, conform acestui criteriu, proteinele sunt împărțite în două grupe mari - proteine ​​simple și complexe (proteide). Proteinele simple constau numai din lanțuri polipeptidice, proteinele complexe conțin și grupări non-aminoacizi sau protetice . În funcție de natura chimică a grupurilor protetice, următoarele clase se disting între proteinele complexe [20] :

Biofizica proteinelor

Proprietățile fizice ale unei proteine ​​într-o celulă, ținând cont de învelișul de apă și de aglomerația de macromoleculesunt foarte complexe. În favoarea ipotezei unei proteine ​​ca „sistem asemănător unui cristal” ordonat - un „cristal aperiodic” [30] [31]  - este evidențiată de datele analizei de difracție cu raze X (până la o rezoluție de 1 angstrom ) [32] , densitate mare de ambalare [33] , cooperativitatea procesului de denaturare [34] și alte fapte [35] .

În favoarea unei alte ipoteze, despre proprietățile lichid-like ale proteinelor în procesele mișcărilor intraglobulare (model de salt limitat sau difuzie continuă ), mărturisesc experimentele privind împrăștierea neutronilor [36] , spectroscopia Mössbauer [37] [38] .

Sinteză

Biosinteza

Metoda universală: sinteza ribozomală

Proteinele sunt sintetizate de organismele vii din aminoacizi pe baza informațiilor codificate în gene . Fiecare proteină constă dintr-o secvență unică de resturi de aminoacizi, care este determinată de secvența de nucleotide a genei care codifică această proteină. Codul genetic este o modalitate de a traduce secvența de nucleotide a ADN-ului (prin ARN) în secvența de aminoacizi a unui lanț polipeptidic. Acest cod determină corespondența secțiunilor de trei nucleotide ale ARN, numite codoni , și anumitor aminoacizi care sunt incluși în proteină: secvența de nucleotide AUG, de exemplu, corespunde metioninei . Deoarece ADN-ul este format din patru tipuri de nucleotide , numărul total de codoni posibili este de 64; și deoarece 20 de aminoacizi sunt utilizați în proteine, mulți aminoacizi sunt specificați de mai mult de un codon. Trei codoni sunt nesemnificativi: servesc drept semnale pentru oprirea sintezei lanțului polipeptidic și se numesc codoni terminatori sau codoni stop [39] .

Genele care codifică proteine ​​sunt mai întâi transcrise în secvența de nucleotide ARN mesager ( ARNm ) de către enzimele ARN polimerază . În majoritatea covârșitoare a cazurilor, proteinele organismelor vii sunt sintetizate pe ribozomi  , mașini moleculare multicomponente prezente în citoplasma celulelor. Procesul de sinteză a unui lanț polipeptidic de către un ribozom pe un șablon de ARNm se numește translație [39] .

Sinteza proteinelor ribozomale este în esență aceeași la procariote și la eucariote , dar diferă în unele detalii. Astfel, mARN-ul procariotelor poate fi citit de ribozomi în secvența de aminoacizi a proteinelor imediat după transcripție sau chiar înainte de finalizarea acesteia [40] . La eucariote, totuși, transcrierea primară trebuie să sufere mai întâi o serie de modificări și să se deplaseze în citoplasmă (la locația ribozomilor) înainte de a începe translația. Rata de sinteză a proteinelor este mai mare la procariote și poate ajunge la 20 de aminoacizi pe secundă [41] .

Chiar înainte de începerea translației, enzimele aminoacil-ARNt sintetaze atașează în mod specific aminoacizii la ARN-ul de transfer respectiv (ARNt). O secțiune de ARNt, numită anticodon, se poate împerechea complementar cu un codon ARNm, asigurând astfel că restul de aminoacid atașat la ARNt este inclus în lanțul polipeptidic în conformitate cu codul genetic.

În timpul etapei inițiale de translație, inițiere, codonul de inițiere (de obicei metionină) este recunoscut de subunitatea mică a ribozomului, de care este atașat un ARNt de metionină aminoacilat folosind factori de inițiere proteici. După recunoașterea codonului de început, subunitatea mare se alătură subunității mici a ribozomului și începe a doua etapă a translației - alungirea. La fiecare pas a ribozomului de la capătul 5’ până la 3’ al ARNm, un codon este citit prin formarea de legături de hidrogen între acesta și anticodonul complementar al ARN-ului de transfer, de care este atașat restul de aminoacid corespunzător . Formarea unei legături peptidice între ultimul rest de aminoacid al peptidei în creștere și restul de aminoacid atașat la ARNt este catalizată de ARN-ul ribozomal ( ARNr ), care formează centrul de peptidil transferază al ribozomului. Acest centru poziționează atomii de azot și carbon într-o poziție favorabilă reacției. A treia și ultima etapă a translației, terminarea, are loc atunci când ribozomul ajunge la codonul stop, după care factorii de terminare ai proteinei hidrolizează legătura dintre ultimul ARNt și lanțul polipeptidic, oprindu-i sinteza. În ribozomi, proteinele sunt întotdeauna sintetizate de la capătul N-terminal la capătul C-terminal [39] .

Sinteză nonribozomală

În ciupercile inferioare și unele bacterii, o metodă suplimentară (neribosomală sau multienzimatică) de biosinteză a peptidelor este cunoscută, de regulă, cu o structură mică și neobișnuită. Sinteza acestor peptide, de obicei metaboliți secundari , este realizată de un complex proteic cu greutate moleculară mare, NRS sintaza, fără participarea directă a ribozomilor. Sintaza NRS constă de obicei din mai multe domenii sau proteine ​​individuale care selectează aminoacizi, formează o legătură peptidică și eliberează peptida sintetizată. Împreună, aceste domenii alcătuiesc un modul. Fiecare modul asigură includerea unui aminoacid în peptida sintetizată. Sintazele NRS pot fi astfel compuse din unul sau mai multe module. Uneori, aceste complexe includ un domeniu capabil să izomerizeze L-aminoacizii (forma normală) în forma D [42] [43] .

Sinteză chimică

Proteinele scurte pot fi sintetizate chimic folosind metode de sinteză organică , cum ar fi ligatura chimică [44] . Cel mai adesea, sinteza chimică a unei peptide are loc în direcția de la capătul C-terminal la capătul N-terminal, spre deosebire de biosinteza pe ribozomi. Peptidele imunogene scurte ( epitopi ) sunt obținute prin sinteză chimică, care sunt apoi injectate animalelor pentru a obține anticorpi specifici sau hibridoame . În plus, această metodă este folosită și pentru obținerea de inhibitori ai anumitor enzime [45] . Sinteza chimică face posibilă introducerea în proteine ​​a resturilor de aminoacizi care nu se găsesc în proteinele obișnuite, de exemplu, cele cu etichete fluorescente atașate la lanțurile laterale . Metodele chimice de sinteză a proteinelor au o serie de limitări: sunt ineficiente atunci când lungimea proteinei este mai mare de 300 de resturi de aminoacizi, proteinele sintetizate artificial pot avea o structură terțiară incorectă și le lipsesc modificările caracteristice post-translaționale (vezi mai jos).

Modificare post-traducere

După finalizarea translației, majoritatea proteinelor suferă modificări chimice ulterioare, care sunt numite modificări post-translaționale [46] . Sunt cunoscute peste două sute de variante ale modificărilor post-translaționale ale proteinelor [47] .

Modificările post-translaționale pot regla durata de viață a proteinelor din celulă, activitatea lor enzimatică și interacțiunile cu alte proteine. În unele cazuri, modificările post-translaționale sunt o etapă obligatorie a maturizării proteinelor, altfel se dovedește a fi funcțional inactiv. De exemplu, în timpul maturării insulinei și a altor hormoni, este necesară proteoliza limitată a lanțului polipeptidic, iar în timpul maturării proteinelor membranei plasmatice este necesară glicozilarea .

Modificările post-traducționale pot fi atât larg răspândite, cât și rare, până la unice. Un exemplu de modificare universală este ubiquitinarea (atașarea la o proteină a unui lanț de mai multe molecule ale unei proteine ​​scurte de ubiquitină), care servește ca semnal pentru scindarea acestei proteine ​​de către proteazom [48] . O altă modificare comună este glicozilarea - se crede că aproximativ jumătate din proteinele umane sunt glicozilate [49] . Modificările rare includ tirozinarea/detirozinarea și poliglicilarea tubulinei [50] .

Aceeași proteină poate suferi numeroase modificări. Astfel, histonele (proteinele care alcătuiesc cromatina eucariotă ) în diferite condiții pot suferi mai mult de 150 de modificări diferite [51] .

Modificările post-traduce sunt împărțite în:

  • modificări ale circuitului principal;
    • scindarea restului de metionină N-terminal ;
    • proteoliza limitată - îndepărtarea unui fragment de proteină, care poate apărea de la capete ( clivarea secvențelor semnal ) sau, în unele cazuri, în mijlocul moleculei ( maturarea insulinei );
    • adăugarea diferitelor grupări chimice la grupările amino și carboxil libere (N - acilare , miristoilare etc.);
  • modificări ale lanțului lateral de aminoacizi;
  • atașarea proteinelor mici (sumoilare și ubiquitinare).

Ciclul de viață

Transport intracelular și sortare

Proteinele sintetizate în citoplasma celulelor eucariote trebuie transportate în diferite organele celulare : nucleu , mitocondrii , reticul endoplasmatic (RE), aparat Golgi , lizozomi etc., iar unele proteine ​​trebuie să intre în mediul extracelular [52] . Pentru a intra într-o anumită parte a celulei, proteina trebuie să aibă o etichetă specifică. În cele mai multe cazuri, o astfel de etichetă este o parte a secvenței de aminoacizi a proteinei în sine (peptidă lider sau secvență semnal proteină ), dar în unele cazuri, oligozaharidele atașate post-translațional de proteină servesc ca etichetă [53] .

Transportul proteinelor în ER se realizează pe măsură ce acestea sunt sintetizate, deoarece ribozomii sintetizează proteine ​​cu o secvență semnal pentru ER „se așează” pe proteine ​​speciale de pe membrana sa exterioară [54] . De la EPR la aparatul Golgi, și de acolo la lizozomi și la membrana exterioară sau la mediul extracelular, proteinele intră prin transport vezicular . Proteinele cu semnal de localizare nucleară intră în nucleu prin porii nucleari . Proteinele cu secvențele semnal corespunzătoare intră în mitocondrii și cloroplaste prin porii specifici de translocare a proteinelor, cu participarea chaperonelor .

Întreținerea și degradarea structurii

Menținerea structurii spațiale corecte a proteinelor este esențială pentru funcționarea lor normală. Plierea greșită a proteinelor care duce la agregarea lor poate fi cauzată de mutații, oxidare , condiții de stres sau modificări globale ale fiziologiei celulare. Agregarea proteinelor este un semn caracteristic al îmbătrânirii . Se crede că plierea greșită a proteinelor cauzează sau exacerba boli precum fibroza chistică , boala de stocare lizozomală., precum și afecțiunile neurodegenerative ( bolile Alzheimer , Huntington și Parkinson ) [55] .

În procesul de evoluție, celulele au dezvoltat patru mecanisme principale pentru a contracara agregarea proteinelor. Primele două - replierea (replierea) cu ajutorul chaperonelor și clivajul de către proteaze - se găsesc atât în ​​bacterii, cât și în organismele superioare. Autofagia și acumularea de proteine ​​mal pliate în organele specifice non-membranare sunt caracteristice eucariotelor [26] [56] .

Chaperones

Capacitatea proteinelor de a restabili structura corectă tridimensională după denaturare a făcut posibilă prezentarea ipotezei că toate informațiile despre structura finală a unei proteine ​​sunt conținute în secvența sa de aminoacizi. Teoria este acum general acceptată că conformația stabilă a unei proteine ​​are o energie liberă minimă în comparație cu alte conformații posibile ale acestei polipeptide [57] .

Există un grup de proteine ​​în celule a căror funcție este de a asigura plierea corectă a altor proteine ​​după sinteza acestora pe ribozom, refacerea structurii proteinelor după deteriorarea acestora și crearea și disocierea complexelor proteice. Aceste proteine ​​sunt numite chaperone . Concentrația multor însoțitori în celulă crește odată cu o creștere bruscă a temperaturii ambiante, deci aparțin grupului Hsp ( proteinele șocului termic ) [ 58] .  Importanța funcționării normale a însoțitorilor pentru funcționarea corpului poate fi ilustrată prin exemplul șaperonei α-cristaline , care face parte din cristalinul ochiului uman . Mutațiile acestei proteine ​​duc la tulburarea cristalinului din cauza agregării proteinelor și, ca urmare, la cataractă [59] .

Proteoliza

Dacă structura terțiară a proteinelor nu poate fi restaurată, acestea sunt distruse de celulă. Enzimele care degradează proteinele se numesc proteaze. În funcție de locul de atac al moleculei substratului, enzimele proteolitice sunt împărțite în endopeptidaze și exopeptidaze:

  • Endopeptidazele , sau proteinazele, scindează legăturile peptidice în cadrul unui lanț peptidic. Ei recunosc și leagă secvențe scurte de peptide ale substraturilor și hidrolizează relativ specific legăturile dintre anumite resturi de aminoacizi.
  • Exopeptidazele hidrolizează peptidele de la capetele lanțului: aminopeptidazele de la capătul N-terminal, carboxipeptidazele de la capătul C-terminal. În cele din urmă, dipeptidazele scindează doar dipeptidele .

Conform mecanismului de cataliză, Uniunea Internațională pentru Biochimie și Biologie Moleculară distinge mai multe clase de proteaze, printre care proteaze serină , proteaze aspartice , proteaze cisteină și metaloproteaze [60] .

Un tip special de protează este proteazomul , o protează mare cu mai multe subunități prezentă în nucleul și citoplasma eucariotelor , arheilor și a unor bacterii [61] [62] .

Pentru ca o proteină țintă să fie scindată de proteazom, aceasta trebuie să fie marcată prin atașarea unei mici proteine ​​ubiquitină la ea . Reacția de adiție a ubiquitinei este catalizată de enzimele ubiquitin ligaze . Atașarea primei molecule de ubiquitină la proteină servește ca semnal pentru ligaze pentru a atașa în continuare moleculele de ubiquitină. Ca rezultat, un lanț de poliubiquitină este atașat de proteină, care se leagă de proteazom și asigură scindarea proteinei țintă [61] [62] . În general, acest sistem se numește degradare a proteinelor dependentă de ubiquitină. Degradarea a 80-90% din proteinele intracelulare are loc cu participarea proteazomului.

Degradarea proteinelor în peroxizomi este importantă pentru multe procese celulare, inclusiv ciclul celular , reglarea expresiei genelor și răspunsul la stresul oxidativ .

Autofagie

Autofagia este procesul de degradare a biomoleculelor cu viață lungă, în special a proteinelor, precum și a organelelor din lizozomi (la mamifere) sau vacuole (în drojdie). Autofagia însoțește activitatea vitală a oricărei celule normale, dar lipsa nutrienților, prezența organelelor deteriorate în citoplasmă și, în cele din urmă, prezența proteinelor parțial denaturate și a agregatelor acestora în citoplasmă pot servi drept stimulente pentru a îmbunătăți procesele de autofagie în celule [63] .

Există trei tipuri de autofagie: microautofagie, macroautofagie și autofagie dependentă de însoțitor.

În microautofagie, macromoleculele și fragmentele de membrane celulare sunt preluate de lizozom. În acest fel, celula poate digera proteinele atunci când există o lipsă de energie sau de material de construcție (de exemplu, în timpul înfometării). Dar procesele de microautofagie au loc și în condiții normale și sunt în general nediscriminatori. Uneori, organelele sunt digerate și în timpul microautofagiei; Astfel, microautofagia peroxizomilor și microautofagia parțială a nucleelor, în care celula rămâne viabilă, au fost descrise în drojdie [63] .

În macroautofagie, o regiune a citoplasmei (conținând adesea unele organite) este înconjurată de un compartiment membranar similar cu cisterna reticulului endoplasmatic. Ca urmare, această zonă este separată de restul citoplasmei prin două membrane. Aceste organite cu două membrane se numesc autofagozomi. Autofagozomii fuzionează cu lizozomii pentru a forma autofagolizozomi, în care sunt digerate organelele și restul conținutului autofagozomilor. Aparent, macroautofagia este, de asemenea, neselectivă, deși adesea se subliniază că cu ajutorul acesteia, celula poate scăpa de organele „expirate” (mitocondrii, ribozomi etc.) [63] .

Al treilea tip de autofagie este dependent de însoțitor. Cu această metodă, are loc transportul direcționat al proteinelor parțial denaturate din citoplasmă prin membrana lizozomului în cavitatea acesteia, unde sunt digerate. Acest tip de autofagie, descris doar la mamifere, este indus de stres [56] .

JUNQ și IPOD

În condiții de stres, atunci când o celulă eucariotă nu poate face față acumulării unui număr mare de proteine ​​denaturate, acestea pot fi trimise la unul dintre cele două tipuri de organite temporare - JUNQ și IPOD[64] .

JUNQ ( Juxta  Nuclear Quality Control Compartment ) este asociat cu partea exterioară a membranei nucleare și conține proteine ​​ubiquitinate care pot trece rapid în citoplasmă, precum și chaperone și proteazomi. Funcția propusă a JUNQ este de a replia și/sau degrada proteinele [26] .

IPOD ( Insoluble Protein Deposit )  este situat lângă vacuola centrală și conține agregate imobile de proteine ​​care formează amiloid . Acumularea acestor proteine ​​în IPOD poate împiedica interacțiunea lor cu structurile celulare normale, așa că se crede că această includere are o funcție de protecție [26] .

Funcțiile proteinelor în organism

Ca și alte macromolecule biologice (polizaharide, lipide și acizi nucleici), proteinele sunt componente esențiale ale tuturor organismelor vii și joacă un rol important în viața celulară. Proteinele desfășoară procese metabolice . Ele fac parte din structurile intracelulare - organele și citoscheletul , sunt secretate în spațiul extracelular, unde pot acționa ca un semnal transmis între celule , participă la hidroliza alimentelor și la formarea substanței intercelulare .

Clasificarea proteinelor în funcție de funcțiile lor este destul de arbitrară, deoarece aceeași proteină poate îndeplini mai multe funcții. Un exemplu bine studiat de astfel de multifuncționalitate este lisil-ARNt sintetaza, o enzimă din clasa aminoacil-ARNt sintetaze , care nu numai că atașează un reziduu de lizină la tARN , dar reglează și transcripția mai multor gene [65] . Proteinele îndeplinesc multe funcții datorită activității lor enzimatice . Deci, enzimele sunt proteina motor miozina , proteinele reglatoare ale protein kinazei , proteina de transport sodiu-potasiu adenozin trifosfataza etc.

Funcția catalitică

Cea mai cunoscută funcție a proteinelor din organism este de a cataliza diferite reacții chimice. Enzimele sunt proteine ​​care au proprietăți catalitice specifice, adică fiecare enzimă catalizează una sau mai multe reacții similare. Enzimele catalizează reacțiile care descompun molecule complexe ( catabolism ) și le sintetizează ( anabolism ), inclusiv replicarea și repararea ADN-ului și sinteza șablonului ARN. Până în 2013, au fost descrise peste 5000 de enzime [66] [67] . Accelerarea reacției ca rezultat al catalizei enzimatice poate fi enormă: o reacție catalizată de enzima orotidin-5’-fosfat decarboxilază, de exemplu, are loc de 10¹⁷ ori mai repede decât una necatalizată (perioada de jumătate de reacție pentru decarboxilarea acidul orotic este de 78 de milioane de ani fără enzimă și 18 milisecunde cu participarea enzimei) [68 ] . Moleculele care se atașează la o enzimă și se modifică ca urmare a reacției se numesc substraturi .

Deși enzimele constau de obicei din sute de resturi de aminoacizi, doar o mică parte dintre ele interacționează cu substratul și chiar mai puține - în medie 3-4 reziduuri de aminoacizi, adesea situate la distanță în structura primară - sunt direct implicate în cataliză . 69] . Partea moleculei de enzimă care asigură legarea substratului și cataliză se numește situs activ .

Uniunea Internațională de Biochimie și Biologie Moleculară a propus în 1992 versiunea finală a nomenclaturii ierarhice a enzimelor pe baza tipului de reacții pe care le catalizează [70] . Conform acestei nomenclaturi, denumirile enzimelor ar trebui să se termine întotdeauna în -ase și să fie formate din denumirile reacțiilor catalizate și ale substraturilor acestora. Fiecărei enzime i se atribuie un cod individual , prin care este ușor de determinat poziția sa în ierarhia enzimelor. În funcție de tipul de reacții catalizate, toate enzimele sunt împărțite în 6 clase:

  • EC 1: Oxidoreductaze care catalizează reacțiile redox;
  • EC 2: Transferaze care catalizează transferul grupărilor chimice de la o moleculă de substrat la alta;
  • EC 3: Hidrolaze care catalizează hidroliza legăturilor chimice;
  • EC 4: Liazele care catalizează ruperea legăturilor chimice fără hidroliză pentru a forma o legătură dublă într-unul dintre produse;
  • EC 5: Izomeraze care catalizează modificări structurale sau geometrice ale moleculei substratului;
  • EC 6: Ligaze care catalizează formarea de legături chimice între substraturi prin hidroliza legăturii difosfat a ATP sau a unui trifosfat similar.

Funcție structurală

Proteinele structurale ale citoscheletului, ca un fel de armătură, dau formă celulelor și multor organite și sunt implicate în schimbarea formei celulelor. Majoritatea proteinelor structurale sunt filamentoase: monomerii de actină și tubulină sunt, de exemplu, proteine ​​globulare, solubile, dar după polimerizare formează filamente lungi care alcătuiesc citoscheletul care permite celulei să-și mențină forma [71] . Colagenul și elastina  sunt componentele principale ale substanței intercelulare ale țesutului conjunctiv (de exemplu, cartilajul ), iar părul , unghiile , pene de pasăre și unele cochilii sunt alcătuite dintr-o altă proteină structurală, keratina .

Funcție de protecție

Există mai multe tipuri de funcții de protecție ale proteinelor:

  1. Protecție fizică. Protecția fizică a corpului este asigurată de colagen  - o proteină care formează baza substanței intercelulare a țesuturilor conjunctive (inclusiv oase, cartilaj, tendoane și straturile profunde ale pielii (derma)); keratina , care formează baza scuturilor cornoase, părului, penelor, coarnelor și altor derivați ai epidermei . De obicei, astfel de proteine ​​sunt considerate proteine ​​cu funcție structurală. Exemple de proteine ​​din acest grup sunt fibrinogenii și trombinele [72] , care sunt implicate în coagularea sângelui .
  2. Protecție chimică. Legarea toxinelor de moleculele de proteine ​​poate asigura detoxifierea acestora. Un rol deosebit de important în detoxifierea omului îl au enzimele hepatice care descompun otrăvurile sau le transformă într-o formă solubilă, ceea ce contribuie la eliminarea lor rapidă din organism [73] .
  3. Protecție imunitară. Proteinele care alcătuiesc sângele și alte fluide biologice sunt implicate în răspunsul de apărare al organismului atât la deteriorarea, cât și la atacul agenților patogeni . Proteinele și anticorpii sistemului complementar ( imunoglobuline ) aparțin celui de-al doilea grup de proteine; neutralizează bacteriile , virușii sau proteinele străine. Anticorpii, care fac parte din sistemul imunitar adaptativ , se atașează de substanțe, antigene , străine unui organism dat și, prin urmare, îi neutralizează, îndreptându-i către locurile de distrugere. Anticorpii pot fi secretați în spațiul extracelular sau pot fi atașați de membranele limfocitelor B specializate numite plasmocite [74] .

Funcția de reglementare

Multe procese din interiorul celulelor sunt reglementate de molecule de proteine, care nu servesc nici ca sursă de energie, nici ca material de construcție pentru celulă. Aceste proteine ​​reglează progresia celulară prin ciclul celular , transcripție , translație , splicing , activitatea altor proteine ​​și multe alte procese. Funcția de reglare a proteinelor este realizată fie datorită activității enzimatice (de exemplu, protein kinaza ), fie datorită legării specifice la alte molecule. Astfel, factorii de transcripție , proteinele activatoare și proteinele represoare, pot regla intensitatea transcripției genelor prin legarea la secvențele lor reglatoare. La nivel de traducere, citirea multor ARNm este reglementată și prin adăugarea de factori proteici [75] .

Cel mai important rol în reglarea proceselor intracelulare îl au protein kinazele și protein fosfatazele  - enzime care activează sau suprimă activitatea altor proteine ​​prin atașarea la acestea sau îndepărtarea grupărilor fosfat.

Funcția semnal

Funcția de semnalizare a proteinelor  este capacitatea proteinelor de a servi ca substanțe de semnalizare, transmitând semnale între celule, țesuturi, organe și organisme. Funcția de semnalizare este adesea combinată cu funcția de reglare, deoarece multe proteine ​​reglatoare intracelulare realizează și transducția semnalului.

Funcția de semnal este realizată de proteine ​​- hormoni , citokine , factori de creștere etc.

Hormonii sunt transportați în sânge. Majoritatea hormonilor de origine animală sunt proteine ​​sau peptide. Legarea unui hormon de receptorul său este un semnal care declanșează un răspuns celular. Hormonii reglează concentrația de substanțe în sânge și celule, creșterea, reproducerea și alte procese. Un exemplu de astfel de proteine ​​este insulina , care reglează concentrația de glucoză în sânge.

Celulele interacționează între ele folosind proteine ​​semnal transmise prin substanța intercelulară. Astfel de proteine ​​includ, de exemplu, citokine și factori de creștere.

Citokinele sunt molecule de semnalizare peptidice. Acestea reglează interacțiunile dintre celule, determină supraviețuirea acestora, stimulează sau suprimă creșterea, diferențierea , activitatea funcțională și apoptoza , asigură coordonarea acțiunilor sistemului imunitar, endocrin și nervos. Un exemplu de citokine este factorul de necroză tumorală , care transmite semnale de inflamație între celulele corpului [76] .

Funcția de transport

Proteinele solubile implicate în transportul moleculelor mici trebuie să aibă o afinitate mare ( afinitate ) pentru substrat atunci când este prezent în concentrație mare și să fie ușor eliberate în locuri cu concentrație scăzută de substrat. Un exemplu de proteine ​​de transport este hemoglobina , care transportă oxigenul de la plămâni către alte țesuturi și dioxidul de carbon de la țesuturi la plămâni, precum și proteinele omoloage acesteia, întâlnite în toate regnurile organismelor vii [77] .

Unele proteine ​​membranare sunt implicate în transportul moleculelor mici prin membrana celulară, modificându-i permeabilitatea. Componenta lipidica a membranei este impermeabila (hidrofoba), ceea ce previne difuzia moleculelor polare sau incarcate (ioni). Proteinele de transport pe membrană sunt clasificate în mod obișnuit în proteine ​​​​canal și proteine ​​​​purtatoare. Proteinele canalului conțin pori interni umpluți cu apă care permit ionilor (prin canale ionice) sau moleculelor de apă (prin acvaporine) să se deplaseze prin membrană. Multe canale ionice sunt specializate pentru transportul unui singur ion; astfel, canalele de potasiu și de sodiu fac deseori distincție între acești ioni similari și permit doar unuia dintre ei să treacă [78] . Proteinele purtătoare leagă, ca și enzimele, fiecare moleculă sau ion pe care o poartă și, spre deosebire de canale, pot transporta în mod activ folosind energia ATP. „Puterea celulei” - ATP sintetaza , care realizează sinteza ATP datorită gradientului de protoni , poate fi atribuită și proteinelor de transport membranar [79] .

Funcție de rezervă (rezervă)

Aceste proteine ​​includ așa-numitele proteine ​​de rezervă, care sunt stocate ca sursă de energie și materie în semințele de plante (de exemplu, globuline 7S și 11S) și ouăle de animale [80] . O serie de alte proteine ​​sunt folosite în organism ca sursă de aminoacizi, care, la rândul lor, sunt precursori ai substanțelor biologic active care reglează procesele metabolice .

Funcția receptor

Receptorii proteici pot fi găsiți atât în ​​citoplasmă, cât și încorporați în membrana celulară . O parte a moleculei receptorului primește un semnal , cel mai adesea o substanță chimică și, în unele cazuri, lumină, acțiune mecanică (de exemplu, întindere) și alți stimuli. Atunci când un semnal este aplicat unei anumite părți a moleculei - proteina receptor - apar modificări conformaționale ale acesteia . Ca urmare, conformația unei alte părți a moleculei, care transmite semnalul altor componente celulare, se modifică. Există mai multe mecanisme de semnalizare. Unii receptori catalizează o reacție chimică specifică; altele servesc ca canale ionice care se deschid sau se închid atunci când este aplicat un semnal; încă altele leagă în mod specific moleculele mesager intracelulare. În receptorii de membrană, partea moleculei care se leagă de molecula semnal este situată pe suprafața celulei, în timp ce domeniul care transmite semnalul este în interior [81] .

Funcția motor (motor)

O întreagă clasă de proteine ​​motorii asigură mișcarea corpului, de exemplu, contracția musculară, inclusiv locomoția ( miozina ), mișcarea celulelor în interiorul corpului (de exemplu, mișcarea ameboid a leucocitelor ), mișcarea cililor și flagelilor , precum și activ. și transportul intracelular dirijat ( kinezină , dineină ). Dineinele și kinezinele transportă molecule de-a lungul microtubulilor folosind hidroliza ATP ca sursă de energie. Dineinele transportă molecule și organele din părțile periferice ale celulei către centrozom , kinezinele în sens invers [82] [83] . Dineinele sunt, de asemenea, responsabile pentru mișcarea cililor și flagelilor la eucariote. Variantele citoplasmatice ale miozinei pot lua parte la transportul moleculelor și organelelor prin microfilamente.

Proteinele în metabolism

Majoritatea microorganismelor și plantelor pot sintetiza cei 20 de aminoacizi standard , precum și aminoacizi suplimentari ( nestandard ), cum ar fi citrulina . Dar dacă există aminoacizi în mediu, chiar și microorganismele conservă energia prin transportul aminoacizilor în celule și oprirea căilor lor de biosinteză [84] .

Aminoacizii care nu pot fi sintetizați de animale sunt numiți esențiali . Enzimele cheie din căile de biosinteză , cum ar fi aspartat kinaza , care catalizează primul pas în formarea lizinei , metioninei și treoninei din aspartat , sunt absente la animale.

Animalele obțin în principal aminoacizi din proteinele din hrana lor. Proteinele sunt descompuse în timpul digestiei , care de obicei începe cu denaturarea proteinei prin plasarea acesteia într- un mediu acid și hidrolizarea acesteia cu enzime numite proteaze . Unii dintre aminoacizii obținuți în urma digestiei sunt folosiți pentru a sintetiza proteinele organismului, în timp ce restul sunt transformați în glucoză prin procesul de gluconeogeneză sau folosiți în ciclul Krebs . Utilizarea proteinelor ca sursă de energie este deosebit de importantă în condiții de foame, când proteinele proprii ale organismului, în special mușchii, servesc ca sursă de energie [85] . Aminoacizii sunt, de asemenea, o sursă importantă de azot în nutriția organismului.

Nu există norme unice pentru consumul uman de proteine. Microflora intestinului gros sintetizează aminoacizi care nu sunt luați în considerare la elaborarea normelor proteice.

Metode de studiu

Structura și funcțiile proteinelor sunt studiate atât în ​​preparate purificate in vitro , cât și în mediul lor natural într-un organism viu, in vivo . Studiile proteinelor pure în condiții controlate sunt utile pentru determinarea funcțiilor acestora: cinetica activității catalitice a enzimelor , afinitatea relativă pentru diferite substraturi etc. Studiile in vivo ale proteinelor din celule sau organisme întregi oferă informații suplimentare despre locul în care funcționează și cum sunt reglementate. .activitatea lor [86] .

Biologie moleculară și celulară

Metodele de biologie moleculară și celulară sunt de obicei folosite pentru a studia sinteza și localizarea proteinelor în celulă. O metodă utilizată pe scară largă pentru studierea localizării se bazează pe sinteza unei proteine ​​himerice în celulă , constând din proteina studiată, conectată la un „reporter”, de exemplu, proteina fluorescentă verde (GFP) [87] . Localizarea unei astfel de proteine ​​în celulă poate fi văzută folosind un microscop fluorescent [88] . În plus, proteinele pot fi vizualizate folosind anticorpi care le recunosc, care la rândul lor poartă o etichetă fluorescentă. Adesea, proteinele cunoscute ale unor organele precum reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, lizozomii și vacuolele sunt vizualizate simultan cu proteina studiată, ceea ce face posibilă determinarea mai precisă a localizării proteinei studiate [89] .

Metodele imunohistochimice folosesc de obicei anticorpi care sunt conjugați cu enzime care catalizează formarea unui produs luminiscent sau colorat, ceea ce face posibilă compararea locației și cantității proteinei studiate în probe. O metodă mai rară pentru determinarea locației proteinelor este ultracentrifugarea de echilibru a fracțiilor celulare într-un gradient de zaharoză sau clorură de cesiu [90] [91] .

În cele din urmă, una dintre metodele clasice este microscopia imunoelectronică , care este fundamental similară cu microscopia imunofluorescență, cu diferența că se folosește un microscop electronic. Proba este pregătită pentru microscopie electronică și apoi tratată cu anticorpi la proteină, care sunt cuplate la un material electrodens, de obicei aur [92] .

Folosind mutageneza dirijată pe site , cercetătorii pot schimba secvența de aminoacizi a unei proteine ​​și, în consecință, structura ei spațială, locația în celulă și reglarea activității acesteia. Folosind această metodă, folosind tARN-uri modificate [93] , este de asemenea posibil să se introducă aminoacizi artificiali în proteină și să se construiască proteine ​​cu proprietăți noi [94] .

Biochimic

Pentru a efectua un test in vitro , proteina trebuie purificată din alte componente celulare. Acest proces începe de obicei cu distrugerea celulelor și producerea unui așa-numit extract celular . În plus, prin centrifugare și ultracentrifugare, acest extract poate fi împărțit în: o fracție care conține proteine ​​solubile; o fracție care conține lipide și proteine ​​​​membranare; și o fracțiune care conține organele celulare și acizi nucleici.

Precipitarea proteinelor prin sărare este folosită pentru a separa amestecurile de proteine ​​și, de asemenea, vă permite să concentrați proteinele. Analiza de sedimentare ( centrifugare ) face posibilă fracţionarea amestecurilor de proteine ​​în funcţie de valoarea constantei de sedimentare a proteinelor individuale, măsurată în swedbergs (S) [95] . Diferite tipuri de cromatografie sunt apoi utilizate pentru a izola proteina sau proteinele dorite pe baza proprietăților precum greutatea moleculară , sarcina și afinitatea [96] [97] . În plus, proteinele pot fi izolate în funcție de sarcina lor folosind electrofocalizarea [98] .

Pentru a simplifica procesul de purificare a proteinelor, se folosește adesea ingineria genetică , care permite crearea de derivați proteici care sunt ușor de purificat fără a le afecta structurile sau activitățile. „Etichete”, care sunt secvențe mici de aminoacizi, cum ar fi un lanț de 6 sau mai multe resturi de histidină , și sunt atașate la un capăt al proteinei. Când extractul celulelor care au sintetizat proteina „marcată” este trecut printr-o coloană cromatografică care conține ioni de nichel, histidina este legată de nichel și rămâne pe coloană, în timp ce componentele rămase ale lizatului trec nestingherite prin coloană (cromatografie cu chelat de nichel). ). Numeroase alte etichete au fost dezvoltate pentru a ajuta cercetătorii să izoleze proteine ​​specifice din amestecuri complexe, cel mai frecvent prin cromatografie de afinitate [99] .

Gradul de purificare a unei proteine ​​poate fi determinat dacă greutatea moleculară și punctul izoelectric al acesteia sunt cunoscute  - folosind diferite tipuri de electroforeză pe gel  - sau prin măsurarea activității enzimatice dacă proteina este o enzimă. Spectrometria de masă face posibilă identificarea proteinei izolate după greutatea sa moleculară și masa fragmentelor sale [100] .

Pentru determinarea cantității de proteină dintr-o probă sunt utilizate o serie de metode [101] : metoda biuretului , metoda microbiuretului , metoda Bradford , metoda Lowry , metoda spectrofotometrică .

Proteomica

Totalitatea proteinelor celulare se numește proteom , studiul său se numește proteomică , numită prin analogie cu genomica . Principalele metode experimentale de proteomică includ:

  • electroforeza 2D, care face posibilă separarea amestecurilor de proteine ​​multicomponente [102] ;
  • spectrometria de masă , care face posibilă identificarea proteinelor după masa peptidelor lor constitutive cu un randament ridicat [103] ;
  • microarrays de proteine ​​, care permit măsurarea simultană a conținutului unui număr mare de proteine ​​dintr-o celulă [104] ;
  • sistem cu două hibride de drojdie, care permite studiul sistematic al interacțiunilor proteină-proteină [105] .

Totalitatea tuturor interacțiunilor semnificative din punct de vedere biologic ale proteinelor dintr-o celulă se numește interactom [106] . Studiul sistematic al structurii proteinelor reprezentând toate tipurile posibile de structuri terțiare se numește genomica structurală [107] .

Predicția și modelarea structurii

Predicția structurii spațiale folosind programe de calculator ( in silico ) permite construirea de modele de proteine ​​a căror structură nu a fost încă determinată experimental [108] . Cel mai de succes tip de predicție a structurii, cunoscut sub numele de modelare de omologie , se bazează pe o structură „șablon” existentă, care este similară în secvența de aminoacizi cu proteina care este modelată [109] . Metodele de predicție a structurii spațiale a proteinelor sunt utilizate în domeniul emergent al ingineriei genetice a proteinelor , cu ajutorul căruia au fost deja obținute noi structuri terțiare ale proteinelor [110] . O provocare computațională mai dificilă este predicția interacțiunilor intermoleculare, cum ar fi andocarea moleculară și predicția interacțiunilor proteină-proteină [111] .

Plierea și interacțiunile intermoleculare ale proteinelor pot fi modelate folosind mecanica moleculară, în special, dinamica moleculară și metoda Monte Carlo , care profită din ce în ce mai mult de calculul paralel și distribuit (de exemplu, proiectul Folding@home [112] ). Plierea domeniilor mici de proteine ​​α-helical, cum ar fi proteina villin [113] sau una dintre proteinele HIV [114] , a fost modelată cu succes in silico . Folosind metode hibride care combină dinamica moleculară standard cu mecanica cuantică, s-au studiat stările electronice ale rodopsinei pigmentului vizual [115] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Din punct de vedere chimic, toate proteinele sunt polipeptide. Cu toate acestea, polipeptidele scurte, cu mai puțin de 30 de resturi de aminoacizi în lungime, nu pot fi numite proteine, în special cele sintetizate chimic.
  2. ↑ Perutz MF, Rossmann MG, Cullis AF, Muirhead H., Will G., North AC Structure of hemoglobin: a three-dimensional Fourier synthesis at 5.5-A. rezoluție, obținută prin analiză cu raze X   // Nature . - 1960. - Vol. 185 , iss. 4711 . - P. 416-422 . — PMID 18990801 .
  3. ↑ Kendrew JC, Bodo G., Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H., Phillips DC Un model tridimensional al moleculei de mioglobină obținut prin analiză cu raze X   // Nature . - 1958. - Vol. 181 , iss. 4610 . - P. 662-666 . — PMID 13517261 .
  4. ↑ 1 2 3 Iu. A. Ovchinnikov. Chimie bioorganică. - Moscova: Educație, 1987. - S. 24-26.
  5. ↑ Henry Leicester. Berzelius, Jöns Jacob // Dicționar de biografie științifică 2. - New York: Charles Scribner's Sons, 1980. - P. 90-97. — ISBN 0-684-10114-9 .
  6. ↑ Danilevsky A.Ya. Rapoarte biologice și chimice privind substanțele proteice (materiale pentru constituția chimică și biogeneza acestora) // Colecția fiziologică. - 1888. - T. 1 . - S. 289 .
  7. ↑ Tsvetkov L. A. § ​​​​38. Proteine ​​// Chimie organică. Manual pentru clasa a 10-a. — Ed. a 20-a. - M . : Educaţie , 1981. - S. 184-193. — 1.210.000 de exemplare.
  8. ↑ Proteine ​​// Enciclopedie chimică . - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1988.
  9. ↑ 1 2 N. H. Barton, DEG Briggs, JA Eisen. evolutie . - Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007. - P.  38 . - ISBN 978-0-87969-684-9 .
  10. ↑ Conferință Nobel de F. Sanger . Consultat la 3 ianuarie 2013. Arhivat din original pe 5 ianuarie 2013.
  11. ↑ Sanger F., Tuppy H. Secvența de aminoacizi în lanțul fenilalanil al insulinei. 2. Investigarea peptidelor din hidrolizate enzimatice  // Biochem J. - 1951. - T. 49 , nr. 4 . - S. 481-490 . — PMID 14886311 .
  12. ↑ Sanger F., Thompson EO Secvența de aminoacizi din lanțul glicil al insulinei. II. Investigarea peptidelor din hidrolizate enzimatice  // Biochem J. - 1953. - V. 53 , nr. 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.V., Modyanov N.V. Structura primară completă a aspartat aminotransferazei // Dokl. Academia de Științe a URSS . - 1972. - T. 207 . - S. 728-731 .
  14. ↑ Filippovici Yu.B. Proteinele și rolul lor în procesele vieții // Reading Book on Organic Chemistry. Ajutor pentru studenți. - M . : Educaţie , 1975. - S. 216-234 .
  15. ↑ Banca de date de proteine . Rutgers și UCSD. — Resursa macromoleculară biologică. Data accesului: 26 decembrie 2012. Arhivat din original pe 27 decembrie 2012.
  16. ↑ Yahav T., Maimon T., Grossman E., Dahan I., Medalia O. Cryo-electron Tomography: gaining insight into cellular processes by structural approaches // Curr Opin Struct Biol. - 2011. - T. 21 , nr. 5 . - S. 670-677 . — PMID 21813274 .
  17. ↑ Fulton A., Isaacs W. Titin, o proteină sarcomică uriașă, elastică, cu un rol probabil în morfogeneză  // Bioessays. - 1991. - T. 13 , nr. 4 . - S. 157-161 . — PMID 1859393 .
  18. ↑ 1 2 3 4 H.-D. Jakubke, H. Eshkait. Capitolul 3.5 Proprietăți fizice și chimice // Aminoacizi, peptide, proteine ​​. - Moscova: Mir, 1985. - S.  356 -363.
  19. ↑ EC 3.4.23.1 - pepsina A Pepsina A în sistemul informaţional BRENDA . Preluat la 18 mai 2008. Arhivat din original la 19 februarie 2020.
  20. ↑ 1 2 A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Începuturile chimiei organice. Cartea a doua 221. Consultat la 26 decembrie 2012. Arhivat din original la 27 decembrie 2012.
  21. ↑ Singer SJ Structura și inserția proteinelor integrale în membrane // Annu Rev Cell Biol. - 1990. - T. 6 . - S. 247-296 . — PMID 2275815 .
  22. ↑ Strayer L. Biochimie în 3 volume. - Moscova: Mir, 1984.
  23. ↑ 1 2 Lehninger A. Fundamentele biochimiei în 3 volume. - Moscova: Mir, 1985.
  24. ↑ Koonin EV, Tatusov RL, Galperin MY Dincolo de genomi completi: de la secvență la structură și funcție // Curr Opin Struct Biol.. - 1998. - Vol. 8 , nr. 3 . - S. 355-363 . — PMID 9666332 .
  25. ↑ David Whitford. Proteine: Structură și Funcție. - Wiley, 2005. - P. 41. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  26. ↑ 1 2 3 4 David Whitford. Proteine: Structură și Funcție. - Wiley, 2005. - P. 45. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  27. ↑ Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Structuri secundare ale lanțurilor polipeptidice // Fizica proteinelor. - Moscova: KDU, 2005. - S. 86-95. — ISBN 5-98227-065-2 .
  28. ↑ 1 2 Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Curs 15 // Fizica proteinelor. - Moscova: KDU, 2005. - S. 189-205.
  29. ↑ A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Începuturile chimiei organice. Book One 331. Preluat la 26 decembrie 2012. Arhivat din original pe 27 decembrie 2012.
  30. ↑ Schrödinger E. Ce este viața din punctul de vedere al fizicii? = trans. din engleza. A.A. Malinovsky. - Moscova: RIMIS, 2009. - P. 176. - ISBN 978-5-9650-0057-9 .
  31. ↑ Volkenstein M.V. Biofizică. - Moscova: Nauka, 1988.
  32. ↑ Huber R. Flexibilitatea conformațională în molecule de proteine   ​​// Nature . - 1979. - Vol. 280 , iss. 5723 . - P. 538-539 . — PMID 460436 .
  33. ↑ Richards FM Arii, volume, ambalare și structură a proteinelor // Annu Rev Biophys Bioeng. - 1977. - T. 6 . - S. 151-176 . — PMID 326146 .
  34. ↑ Privalov P.L. Stabilitatea proteinelor și interacțiunile hidrofobe // Biofizică. - 1987. - T. 32 , nr. 5 . - S. 742-760 . — PMID 3318936 .
  35. ↑ Morozov V. N., Morozova T. Ya. Proprietăți mecanice ale proteinelor globulare // Biologie moleculară. - 1983. - T. 17 , nr. 3 . - S. 577-586 . — PMID 6877232 .
  36. ↑ Doster W., Cusack S., Petry W. Tranziția dinamică a mioglobinei revelată prin împrăștierea inelastică a neutronilor   // Nature . - 1989. - Vol. 337 , iss. 6209 . - P. 754-756 . — PMID 2918910 .
  37. ↑ Parak F., Frolov EN, Mössbauer RL, Goldanskii VI Dynamics of metmyoglobin crystals investigate by nuclear gamma resonance absorption // J Mol Biol. - 1981. - T. 145 , nr. 4 . - S. 825-833 . — PMID 7265223 .
  38. ↑ Shaitan K.V., Rubin A.B. Dinamica stocastică și interacțiuni electron-conformaționale în proteine ​​// Biofizică. - 1985. - T. 30 , nr. 3 . - S. 517-526 . — PMID 3896324 .
  39. ↑ 1 2 3 Spirin A. S. Capitolul II. ARN mesager și codul genetic // Biologie moleculară. Structura ribozomului și biosinteza proteinelor. - Moscova: Şcoala Superioară, 1986. - S. 9-16.
  40. ↑ Benjamin Lewin. Genele VIII . - Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004. - ISBN 0131439812 .
  41. ↑ Dobson CM Natura și semnificația plierii proteinelor // Mecanisme de pliere a proteinelor  / Durerea RH. — al 2-lea. — New York, NY: Oxford University Press, 2000.
  42. ↑ Stack D., Neville C., Doyle S. Nonribosomal peptide synthesis in Aspergillus fumigatus and other fungi  // Microbiology. - 2007. - T. 153 , nr. Pt 5 . - S. 1297-1306 . — PMID 17464044 .  (link indisponibil)
  43. ↑ Welker M., von Döhren H. Peptide cianobacteriene — biosinteza combinatorie proprie a naturii // FEMS Microbiol Rev. - 2006. - T. 30 , nr. 4 . - S. 530-563 . — PMID 16774586 .
  44. ↑ Wilken J., Kent SB Sinteza chimică a proteinelor // Curr Opin Biotechnol. - 1998. - T. 9 , nr. 4 . - S. 412-426 . — PMID 9720266 .
  45. ↑ Dawson PE, Kent SB Sinteza proteinelor native prin ligatură chimică  // Annu Rev Biochem. - 2000. - T. 69 . - S. 923-960 . — PMID 10966479 .
  46. ↑ Predicția structurii secundare a proteinei Jones DT bazată pe matrice de scoring specifice poziției // J Mol Biol. - 1999. - T. 292 , nr. 2 . - S. 195-202 . — PMID 10493868 .
  47. ↑ Jensen ON Interpretarea limbajului proteinelor folosind proteomica // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2006. - Vol. 7 , numărul. 6 . - S. 391-403 . — PMID 16723975 .
  48. ↑ Demartino GN, Gillette TG Proteasomes: machines for all  reasons  // Cell . - Cell Press , 2007. - Vol. 129 , iss. 4 . - P. 659-662 . — PMID 17512401 .
  49. ↑ Walsh G., Jefferis R. Modificări post-translaționale în contextul proteinelor terapeutice  // Nature Biotechnology  . - Nature Publishing Group , 2006. - Vol. 24 , iss. 10 . - P. 1241-1252 . — PMID 17033665 .
  50. ↑ Rosenbaum, J. Cytoskeleton: functions for tubulin modifications 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. The "Epigenetic Code Replication Machinery", ECREM: a promising drugable target of the epigenetic cell memory // Curr Med Chem. - 2007. - T. 14 , nr. 25 . - S. 2629-2641 . — PMID 17979715 .
  52. ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J., et al. Capitolul 12. Compartimentele intracelulare și sortarea proteinelor // Biologia moleculară a celulei. editia a 4-a . — New York: Garland Science, 2002.
  53. ↑ Hegde RS, Bernstein HD Complexitatea secvențelor de semnal surprinzătoare // Trends Biochem Sci. - 2006. - T. 31 , nr. 10 . - S. 563-571 . — PMID 16919958 .
  54. ↑ Saraogi I., Shan SO Mecanismul molecular al țintirii proteinelor co-translaționale de către particulele de recunoaștere a semnalului // Trafic. - T. 12 , nr. 5 . - S. 535-542 .
  55. ↑ Alberti S. Molecular mechanisms of spatial protein quality control  // Prion. - 2012. - V. 6 , nr. 5 . - S. 437-442 . - doi : 10.4161/pri.22470 . — PMID 23051707 .
  56. ↑ 1 2 Shintani T., Klionsky DJ Autophagy in health and disease: a double-eded sword   // Science . - 2004. - Vol. 306 , iss. 5698 . - P. 990-995 . — PMID 15528435 .
  57. ↑ Anfinsen CB Principles that Govern the Folding of Protein Chains   // Science . - 1973. - Vol. 181 , iss. 4096 . - P. 223-230 . — PMID 4124164 . prelegere Nobel. Autorul, împreună cu Stanford Moore și William Stein, a primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru „studiul ribonucleazei, în special relația dintre secvența de aminoacizi a unei enzime și conformația sa biologic activă”.
  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 Proteinele mici de șoc termic și rolul lor în boala umană  // FEBS J. - 2005. - Vol. 272 , nr. 11 . - S. 2613-2627 . — PMID 15943797 .
  60. ↑ Uniunea de Biochimie și Biologie Moleculară (NC-IUBMB). Comitetul de nomenclatură al Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară (NC-IUBMB) . Data accesului: 29 decembrie 2012. Arhivat din original pe 5 ianuarie 2013.
  61. ↑ 1 2 Lodish H, Berk A, Matsudaira P., Kaiser CA, Krieger M., Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Chapter 3 // Molecular cell biology. — al 5-lea. - New York: WH Freeman and CO, 2004. - pp. 66-72. — ISBN 0-7167-4366-3 .
  62. ↑ 1 2 Sorokin A. V., Kim E. R., Ovchinnikov L. P. Sistemul proteazomic de degradare și procesare a proteinelor  // Advances in Biological Chemistry. - 2009. - T. 49 . - S. 3-76 . Arhivat din original pe 7 octombrie 2013.
  63. ↑ 1 2 3 Farrugia G., Balzan R. Oxidative stress and programed cell death in yeast // Front Oncol. - 2012. - Vol. 2 , numărul. 64 . — doi : 10.3389/fonc.2012.00064 . — PMID 22737670 .
  64. ↑ Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Misfolded proteins partition between two distinct quality control compartments   // Nature . - 2008. - Vol. 454 , iss. 7208 . - P. 1088-1095 . - doi : 10.1038/nature07195 . — PMID 18756251 .
  65. ↑ Yannay-Cohen N., Razin E. Traducere și transcriere: funcționalitatea duală a LysRS în mastocite // Celulele Mol. - 2006. - T. 22 , nr. 2 . - S. 127-132 . — PMID 17085962 .
  66. ↑ ENZYME Enzyme Nomenclature Database . Consultat la 25 aprilie 2013. Arhivat din original pe 28 aprilie 2013.
  67. ↑ Bairoch A. Baza de date ENZYME în 2000  // Nucleic Acids Res. - 2000. - T. 28 , nr. 1 . - S. 304-305 . — PMID 10592255 .
  68. ↑ Radzicka A., Wolfenden R. A proficient enzyme  (engleză)  // Science. - 1995. - Vol. 267 , iss. 5194 . - P. 90-93 . — PMID 7809611 .
  69. ↑ Atlasul site-ului catalitic de la Institutul European de Bioinformatică . Preluat la 28 septembrie 2007. Arhivat din original la 20 iunie 2013.
  70. ↑ Nomenclatura enzimelor pe site-ul Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară . Consultat la 25 aprilie 2013. Arhivat din original pe 28 aprilie 2013.
  71. ↑ Erickson HP Evoluția citoscheletului  // Bioessays. - 2007. - T. 29 , nr. 7 . - S. 668-677 . — PMID 17563102 .
  72. ↑ Wolberg AS Generarea trombinei și structura cheagului de fibrină // Blood Rev. - 2007. - T. 21 , nr. 3 . - S. 131-142 . — PMID 17208341 .
  73. ↑ Ya. Kolman, K.-G. Rem. Biochimie vizuală. - Moscova: Mir, 2000. - S. 308-309.
  74. ↑ Li J., Barreda DR, Zhang YA, Boshra H., Gelman AE, Lapatra S., Tort L., Sunyer JO B limfocitele de la primele vertebrate au abilități fagocitare și microbicide puternice // Nat Immunol. - 2006. - Vol. 7 , numărul. 10 . - S. 1116-1124 . — PMID 16980980 .
  75. ↑ Hinnebusch AG Reglarea translațională a GCN4 și controlul general al aminoacizilor drojdiei // Annu Rev Microbiol. - 2005. - T. 59 . - S. 407-450 . — PMID 16153175 .
  76. ↑ Poveshchenko A.F., Abramov V.V., Kozlov V.V. Citokinele sunt factori de reglare neuroendocrină // Advances in Physiological Sciences. - 2007. - T. 38 , nr. 3 . - S. 40-46 .
  77. ↑ Wittenberg JB. Pe optime: cazul difuziei oxigenului facilitată de mioglobină. Gene. 2007 Aug 15. 398(1-2):156-161.
  78. ↑ Driessen AJ, Nouwen N. Protein Translocation Across the Bacterial Cytoplasmic Membrane. Annu Rev Biochem. 13 decembrie 2007 [Epub înainte de tipărire]
  79. ↑ Drory O., Nelson N. The emerging structure of vacuolar ATPases  (engleză)  // Physiology (Bethesda) .. - 2006. - Vol. 21 . - P. 317-325 .
  80. ↑ Eliot M. Hermana și Brian A. Larkins. Corpuri de depozitare a proteinelor și vacuole  // Celula vegetală. - 1999. - T. 11 . - S. 601-613 .
  81. ↑ Dupré DJ, Hébert T.E. Biosinteza și traficul a șapte complexe de semnalizare a receptorilor transmembranari. semnal celular. 2006;18(10):1549-1559
  82. ↑ Karp G. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments, Ed. a patra, pp. 346-358. John Wiley and Sons, Hoboken, NJ. 2005.
  83. ↑ Schroer, Trina A. Dynactin. Revizuirea anuală a biologiei celulare și a dezvoltării. 2004 20, 759-779. PMID 15473859
  84. ↑ Voet D, Voet JG. Biochemistry Vol. 1 Ed. a 3-a, Hoboken, NJ (2004).
  85. ↑ Brosnan J. Transportul interorganic de aminoacizi și reglarea sa  // J  Nutr : jurnal. - 2003. - Vol. 133 , nr. 6 suple 1 . - P. 2068S-72S . — PMID 12771367 .
  86. ↑ David Whitford. Proteine: structură și funcție . - Wiley, 2005. - S.  313 . - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  87. ↑ Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK Proteine ​​fluorescente ca biomarkeri și biosenzori: aruncarea luminilor colorate asupra proceselor moleculare și celulare  //  Current Protein & Peptide Science: jurnal. - 2008. - Vol. 9 , nr. 4 . - P. 338-369 . - doi : 10.2174/138920308785132668 . — PMID 18691124 .
  88. ↑ Yuste R. Fluorescence microscopy today  // Nature Methods  : journal  . - 2005. - Vol. 2 , nr. 12 . - P. 902-904 . - doi : 10.1038/nmeth1205-902 . — PMID 16299474 .
  89. ↑ Margolin W. Green fluorescent protein as a reporter pentru localizarea macromoleculară în celulele bacteriene   // Methods (San Diego, California ) : jurnal. - 2000. - Vol. 20 , nr. 1 . - P. 62-72 . - doi : 10.1006/meth.1999.0906 . — PMID 10610805 .
  90. ^ Walker JH, Wilson K. Principles and Techniques of Practical Biochemistry  . - Cambridge, Marea Britanie: Cambridge University Press , 2000. - P. 287-289. — ISBN 0-521-65873-X .
  91. ↑ Osterman L. A. Metode pentru studiul proteinelor și acizilor nucleici: Electroforeza și ultracentrifugarea (ghid practic). - M . : „Nauka”, 1981. - S. 240-263. — 288 p.
  92. ↑ Mayhew TM, Lucocq JM Evoluții în biologia celulară pentru microscopia imunoelectronică cantitativă bazată pe secțiuni subțiri: o revizuire  //  Histochimie și biologie celulară : jurnal. - 2008. - Vol. 130 , nr. 2 . - P. 299-313 . - doi : 10.1007/s00418-008-0451-6 . — PMID 18553098 .
  93. ↑ Hohsaka T., Sisido M. Incorporation of non-natural amino acids into proteins  //  Current Opinion in Chemical Biology. - Elsevier , 2002. - Vol. 6 , nr. 6 . - P. 809-815 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00376-9 . — PMID 12470735 .
  94. ↑ Cedrone F., Ménez A., Quéméneur E. Tailoring new enzime functions by rational redesign  //  Current Opinion in Structural Biology: journal. - Elsevier , 2000. - Vol. 10 , nr. 4 . - P. 405-410 . - doi : 10.1016/S0959-440X(00)00106-8 . — PMID 10981626 .
  95. ↑ Colea JL, Hansenb JC „Ultracentrifugarea analitică ca instrument de cercetare biomoleculară contemporană” // J. Biomol. Tehn. 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. Cromatografia proteinelor și acizilor nucleici. - Moscova, 1985.
  98. ↑ Hey J., Posch A., Cohen A., Liu N., Harbers A. Fracționarea amestecurilor de proteine ​​complexe prin focalizare izoelectrică în fază lichidă  //  Methods in Molecular Biology : jurnal. - 2008. - Vol. 424 . - P. 225-239 . — ISBN 978-1-58829-722-8 . - doi : 10.1007/978-1-60327-064-9_19 . — PMID 18369866 .
  99. ↑ Terpe K. Privire de ansamblu asupra fuziunilor de proteine ​​de etichetă: de la fundamente moleculare și biochimice la sistemele comerciale   // Microbiologie aplicată și biotehnologie : jurnal. - Springer , 2003. - Vol. 60 , nr. 5 . - P. 523-533 . - doi : 10.1007/s00253-002-1158-6 . — PMID 12536251 .
  100. ↑ N. A. Ponkin. Ce este pe numele tău, spectrometrie de masă? Copie de arhivă din 4 martie 2016 pe site-ul web Wayback Machine al Societății de spectrometrie de masă din întreaga Rusie
  101. ↑ Editor: John M. Walker. Manualul protocoalelor proteice . - 3. - Springer. - P. 3-69. - 1985 p. — (Manuale de protocoale Springer). - ISBN 978-1-60327-474-6 . Copie arhivată (link indisponibil) . Preluat la 29 septembrie 2017. Arhivat din original la 18 august 2016. 
  102. ↑ Görg A., Weiss W., Dunn MJ Tehnologia curentă de electroforeză bidimensională pentru proteomică  //  Proteomics : journal. - 2004. - Vol. 4 , nr. 12 . - P. 3665-3685 . - doi : 10.1002/pmic.200401031 . — PMID 15543535 .
  103. ↑ Conrotto P, Souchelnytskyi S. Abordări proteomice în științe biologice și medicale: principii și aplicații // Exp Oncol.. - Vol. 30 , nr. 3 . - S. 171-180 . — PMID 18806738 .
  104. ↑ Joos T., Bachmann J. Microarrays de proteine: potențiale și limitări   // Frontiers in Bioscience : jurnal. — Frontiere în bioștiință, 2009. - Vol. 14 , nr. 14 . - P. 4376-4385 . - doi : 10.2741/3534 . — PMID 19273356 .
  105. ↑ Koegl M., Uetz P. Improving yeast two-hybrid screening systems  //  Briefings in Functional Genomics & Proteomics. - 2007. - Vol. 6 , nr. 4 . - P. 302-312 . - doi : 10.1093/bfgp/elm035 . — PMID 18218650 . Arhivat din original pe 15 aprilie 2013. Copie arhivată (link indisponibil) . Preluat la 1 ianuarie 2013. Arhivat din original la 15 aprilie 2013. 
  106. ↑ Plewczyński D., Ginalski K. Interactomul: prezicerea interacțiunilor proteină-proteină în celule  //  Cellular & Molecular Biology Letters: journal. - 2009. - Vol. 14 , nr. 1 . - P. 1-22 . - doi : 10.2478/s11658-008-0024-7 . — PMID 18839074 .
  107. ^ Zhang C., Kim SH Privire de ansamblu asupra genomicii structurale: de la structură la funcție  //  Current Opinion in Chemical Biology: journal. - Elsevier , 2003. - Vol. 7 , nr. 1 . - P. 28-32 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00015-7 . — PMID 12547423 .
  108. ↑ Zhang Y. Progress and challenges in protein structure prediction  //  Current Opinions in Structural Biology: journal. - 2008. - Vol. 18 , nr. 3 . - P. 342-348 . - doi : 10.1016/j.sbi.2008.02.004 . — PMID 18436442 .
  109. ↑ Xiang Z. Advances in omology protein structure modeling  //  Current Protein and Peptide Science. - 2006. - Vol. 7 , nr. 3 . - P. 217-227 . - 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. - Vol. 302 , nr. 5649 . - P. 1364-1368 . - doi : 10.1126/science.1089427 . - Cod biblic . — PMID 14631033 .
  111. ↑ Ritchie DW Progrese recente și direcții viitoare în andocarea proteinelor-proteine  ​​//  Current Protein and Peptide Science: jurnal. - 2008. - Vol. 9 , nr. 1 . - P. 1-15 . - doi : 10.2174/138920308783565741 . — PMID 18336319 .
  112. ↑ Scheraga HA, Khalili M., Liwo A. Protein-folding dynamics: overview of molecular simulation techniques  // Annual Review of Physical  Chemistry : jurnal. - 2007. - Vol. 58 . - P. 57-83 . - doi : 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614 . - Cod biblic . — PMID 17034338 .
  113. ↑ Zagrovic B., Snow CD, Shirts MR, Pande VS Simularea de pliere a unei mici proteine ​​elicoidale alfa în detaliu atomistic folosind calcularea distribuită la nivel mondial  //  Journal of Molecular Biology : jurnal. - 2002. - Vol. 323 , nr. 5 . - P. 927-937 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00997-X . — PMID 12417204 .
  114. ↑ Herges T., Wenzel W. Folding in silico of a three helix protein and characterization of its free-energy landscape in an all-atom force field  // Physical Review Letters  : journal  . - 2005. - Vol. 94 , nr. 1 . — P. 018101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.94.018101 . - Cod . — 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: the mechanism for the spectral shift between bacteriorhodopsin and sensory rhodopsin II  (engleză)  // Journal of the American Chemical Society : jurnal. - 2006. - Vol. 128 , nr. 33 . - P. 10808-10818 . doi : 10.1021 / ja062082i . — PMID 16910676 .

Literatură

  • Alberts B., Bray D., Lewis J. și colab. , Molecular biology of the cell. În 3 volume. - M .: Mir, 1994. - ISBN 5-03-001986-3 .
  • Lehninger A. Fundamentele biochimiei. În 3 volume. — M .: Mir, 1985.
  • Strayer L. Biochimie. În 3 volume. — M .: Mir, 1984.

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii