Химические процессы в биологическом организме (стр. 3 из 3)
Выбор остатка серина, подвергаемого фосфорилированию, может зависеть от последовательности аминокислот, которые его окружают, Так, сАМР-зависимая протеинкиназа быка фосфорилирует гидроксильную группу серина в последовательности Arg-Arg-Ala-Ser-Val (Leu), причем соседствующие остатки аргинина, видимо, направляют фермент.
Фосфорилирование по остаткам тирозина, которое катализируется специфическими протеинкиназами (тирозинкиназами), встречается значительно реже, чем фосфорилирование остатков серина и треонина, — на долю фосфотирозина приходится около 0,1% всего связанного с белком фосфата. Однако биологическая роль этой реакции очень велика, так как она активно используется для передачи сигналов в биологических системах.
На первом этапе аденозилметионин (AdoMet), обычно являющийся донором метильной группы, выступает при алкилировании имидазольного кольца как донор фермента
Затем происходит исчерпывающее метилирование аминогруппы присоединившегося фрагмента. В этом случае аденозилметионин является источником метильных групп, превращаясь в аденозилгомоцистеин (AdoHcy).
9. HS-KoA необходим для активирования высших жирных кислот. Укажите пути его высвобождения в организме животных и напишите соответствующие уравнения реакций
Получение чистых химических индивидуальных белков включает в себя как удаление небелковых примесей, так и разделение между собой собственно белковых компонентов. Последняя часть задачи в силу сходства физико-химических свойств белков особенно сложна, поэтому именно ее решение определяет выбор тех или иных схем выделения белка. При этом необходимо учитывать некоторые особенности поведения, присущие всем белкам.
К ним относится, прежде всего, способность белков подвергаться денатурации, т.е. претерпевать такие изменения пространственного строения, которые приводят к утрате или частичной потере функциональных свойств. Правда, денатурация во многих случаях обратима, однако эта обратимость не обеспечивается автоматически, а требует в каждом отдельном случае подбора специальных приемов. В то же время полностью или даже частично денатурированные белки весьма уязвимы для необратимых повреждений, в особенности для действия протеолитических ферментов, поэтому условий, способствующих денатурации, следует всемерно избегать.
Для предотвращения тепловой денатурации выделение белка проводят при низкой температуре, обычно при 4 °С. Необходимо также избегать крайних значений рН. Белки легко денатурируют при низких рН из-за протонирования отрицательно заряженных в нормальных условиях карбоксильных групп и возникающего вследствие этого резкого преобладания положительных зарядов, которое благоприятствует развертыванию компактной структуры. В щелочной среде при рН 10 и выше утрачиваются положительные заряды, обусловленные протонированием e-аминогрупп лизина, и опять-таки наступает декомпенсация зарядов на поверхности, дестабилизирующая глобулу.
Фосфоролиз (от фосфор и греч. lysis - разрушение), ферментативная реакция расщепления химических связей в некоторых биологически важных соединениях с участием фосфорной кислоты; сопровождается включением фосфорильной группы (-Н2РО3) в образующиеся продукты. Ферменты, катализирующие реакцию, называются фосфорилазами. Они широко распространены в процессах обмена веществ у животных, растений и микроорганизмов. Фосфоролитическому расщеплению под действием ферментов могут подвергаться гликозидные (в гликогене), тиоэфирные (в ферментсубстратном комплексе, образующемся при окислении 3-фосфоглицеринового альдегида), углерод-углеродные (в ксилулозо-5-фосфате, в пировиноградной коферменте), фосфодиэфир-ные (в нуклеиновых к-тах) и углерод-азотные (в цитруллине) связи. Фосфоролиз играет важную роль в энергетике живых систем, т. к. фосфорильная группа, включённая в продукты реакции, под действием различных ферментов, в конечном счете, переносится на аденозиндифосфорную кислоту с образованием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) - основного энергетического ресурса клеток.
В целом, реакция будет выглядеть следующим образом:
С6Н5СН = СН2 + 2РСl5 -> С6Н5СНС1 - СН2РСl4 • РСl5
Фосфорилирование по остаткам тирозина, которое катализируется специфическими протеинкиназами (тирозинкиназами), встречается значительно реже, чем фосфорилирование остатков серина и треонина - на долю фосфотирозина приходится около 0,1% всего связанного с белком фосфата. Однако биологическая роль этой реакции очень велика, так как она активно используется для передачи сигналов в биологических системах.
Так, инсулин, связываясь с рецептором - трансмембранным белком, вызывает активацию его домена, направленного в цитоплазму и являющегося тирозинкиназой. Тирозинкиназную активность индуцирует ряд факторов роста - белков, запускающих деление клеток по механизму, аналогичному описанному для инсулина. Рецепторы этих факторов, крупные трансмембранные белки - связывают их на наружной поверхности мембраны. Образование комплекса фактор рецептор передает сигнал через трансмембранную часть рецептора на его цитоплазматический домен, являющийся тирозинкиназой. Активированная таким образом тирозинкиназа модифицирует внутриклеточные белки, передавая сигнал далее.
Тирозинкиназы фосфорилируют остатки тирозина в некоторых внутриклеточных белках, вовлеченных в сложную систему регуляции клеточного деления, в которой также участвует и фосфорилирование белков по остаткам серина и треонина. Нарушение этой весьма сложной регуляторной сети может привести к неконтролируемому делению клеток, опухолевому росту. Характерно, что онкобелки, структурно близкие нормальным белкам животной клетки, но вызывающие ее трансформацию, превращение в опухолевую, нередко оказываются тирозин-киназами.
По завершении биосинтеза полипептидной цепи С-концевой участок такого белка, содержащий от 17 до 31 остатка преимущественно гидрофобных аминокислот, отщепляется, заменяясь следующей структурой:
Белок—СО—NH—СН 2СН2O—гликан—глюкозамин—фосфоинозит—диацилглицерин Этаноламин.
Гликолипидный фрагмент несколько различен у разных белков, отличаясь строением гликана, содержащего галактозу, набором жирных кислот в диацилглицериновом звене, среди которых отмечено присутствие пальмитиновой и миристиновой кислот.
Весь гликолипидный фрагмент удается в некоторых случаях удалить при действии протеиназы. Связь между глюкозамином и фосфоинозитом расщепляется при действии азотистой кислоты. Особенно характерно отщепление липида при действии фосфолипаз D или С, которые гидролизуют соответственно фосфодиэфирные связи между инозитом и фосфатидовой кислотой или фосфоинозитом и диацилглицерином, что приводит к отделению белка от мембраны. Имеются сведения, что фосфолипаза С каким-то образом участвует в механизме действия инсулина, отщепляя гликолипидный фрагмент от липопротеинлипазы.
1. Степанов В.М. Молекулярная химия. – М.: Высшая школа, 2002. – 329 с.
2. Ткачук А.Ф. Биохимия человека. – М.: Высшая школа, 2001. – 318 с.
3. Шатилов В. Р. Успехи биологической химии. – М.: Высшая школа, 1999. – 286 с.