Подпишитесь на наши новости
Вернуться к началу с статьи up

ПОСТТРАНСЛЯЦИО́ННАЯ МОДИФИКА́ЦИЯ БЕЛКО́В

  • рубрика

    Рубрика: Биология

  • родственные статьи
  • image description

    В книжной версии

    Том 27. Москва, 2015, стр. 270-271

  • image description

    Скопировать библиографическую ссылку:




Авторы: В. М. Степанов

ПОСТТРАНСЛЯЦИО́ННАЯ МОДИ­ФИКА́­ЦИЯ БЕЛКО́В, ка­та­ли­зи­руе­мые спе­ци­фич. фер­мен­та­ми пре­вра­ще­ния струк­ту­ры бел­ков, за­вер­шаю­щие фор­ми­ро­ва­ние их мо­ле­ку­лы или уча­ст­вую­щие в ре­гу­ля­ции функ­ций этой мо­ле­ку­лы. Раз­но­об­раз­ные ре­ак­ции пер­во­го ти­па час­то на­зы­ва­ют про­цес­син­гом (со­зре­ва­ни­ем) бел­ка. П. м. б. мо­жет про­ис­хо­дить до за­вер­ше­ния транс­ля­ции, ко­гда по­ли­пеп­тид­ная цепь ещё свя­за­на с ри­бо­со­мой (котранс­ля­ци­он­ная мо­ди­фи­ка­ция), при транс­пор­те по­ли­пеп­тид­ной це­пи че­рез мем­бра­ну или уже по­сле об­ра­зо­ва­ния про­стран­ст­вен­ной струк­ту­ры бел­ка. П. м. б., свой­ст­вен­ная мно­гим, хо­тя и не всем, бел­кам, де­ла­ет син­тез бел­ка за­ви­си­мым не толь­ко от его струк­тур­ного ге­на, но и от дей­ст­вия др. ге­нов, ко­ди­рую­щих фер­мен­ты, уча­ст­вую­щие в этом про­цес­се. В от­ли­чие от транс­ля­ции, П. м. б. от­но­сит­ся к не­мат­рич­ным про­цес­сам и кон­тро­ли­ру­ет­ся ме­нее стро­го, что мо­жет слу­жить при­чи­ной об­ра­зо­ва­ния мно­же­ст­вен­ных форм бел­ков. Из­вест­но ок. 400 ти­пов ре­ак­ций П. м. б., ка­ж­дый из ко­то­рых за­тра­ги­ва­ет ог­ра­ни­чен­ный круг бел­ков. Не­ред­ко им свой­ст­вен­на тка­не­вая, ор­ган­ная и воз­рас­т­ная спе­ци­фич­ность.

Ре­ак­ция­ми П. м. б. за­кан­чи­ва­ет­ся био­син­тез ря­да слож­ных бел­ков, в т. ч. гли­ко- и ли­по­про­теи­нов. Так, в N-гли­ко­про­теи­нах бо­га­тый ман­но­зой раз­ветв­лён­ный оли­го­са­ха­рид при­сое­ди­ня­ет­ся к бел­ку че­рез кон­це­вой ос­та­ток N-аце­тилг­лю­ко­за­ми­на, ко­то­рый об­ра­зу­ет N-гли­ко­зид­ную связь с амид­ной груп­пой ос­тат­ков ас­па­ра­ги­на в оп­ре­де­лён­ных уча­ст­ках пеп­тид­ной це­пи. За­тем под дей­ст­ви­ем спе­ци­фич. фер­мен­тов от уг­ле­вод­но­го ком­по­нен­та от­ще­п­ля­ет­ся ряд ос­тат­ков ман­но­зы и при­сое­ди­ня­ют­ся др. мо­но­са­ха­ри­ды, что при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию ха­рак­тер­но­го для ка­ж­до­го бел­ка уг­ле­вод­но­го ком­по­нен­та. В O-гли­ко­про­теи­нах к гид­ро­ксиль­ной груп­пе се­ри­на или тре­о­ни­на O-гли­ко­зид­ной свя­зью при­сое­ди­ня­ет­ся N-аце­тил­га­лак­то­за­мин, а за ним по­сле­до­ва­тель­но др. мо­но­са­ха­ри­ды. Гли­ко­про­теи­ны не­ред­ки сре­ди сек­ре­тор­ных и мем­бран­ных бел­ков. Их уг­ле­вод­ные ком­по­нен­ты от­вет­ст­вен­ны за уз­на­ва­ние дан­но­го бел­ка др. мак­ро­мо­ле­ку­ла­ми и био­ло­гич. струк­ту­ра­ми, а зна­чит, за его ло­ка­ли­за­цию в клет­ке, взаи­мо­дей­ст­вие с ре­цеп­то­ра­ми, вре­мя су­ще­ст­во­ва­ния и т. д.

В не­ко­то­рых ли­по­про­теи­нах ос­тат­ки ли­пи­дов не­по­сред­ст­вен­но при­кре­п­ле­ны к пеп­тид­ной це­пи. Так, во мно­гих ви­рус­ных бел­ках N-кон­це­вой ос­та­ток гли­ци­на аци­ли­ро­ван ми­ри­сти­но­вой ки­сло­той, паль­ми­ти­но­вая ки­сло­та в бел­ках эу­ка­ри­от мо­жет при­сое­ди­нять­ся к гид­ро­кси­лу се­ри­на или к тио­ло­вой груп­пе цис­теи­на, то­гда как в не­ко­то­рых бел­ках про­ка­ри­от к ато­му се­ры цис­ти­на при­сое­ди­нён тио­эфир­ной свя­зью гли­це­рин, эте­ри­фи­ци­ро­ван­ный дву­мя ос­тат­ка­ми жир­ных ки­слот. Та­кие струк­ту­ры обес­пе­чи­ва­ют вклю­че­ние бел­ков в ли­пид­ный слой мем­бран.

Бла­го­да­ря ог­ра­ни­чен­но­му про­те­о­ли­зу про­ис­хо­дит рас­ще­п­ле­ние не­боль­шо­го чис­ла пеп­тид­ных свя­зей в бел­ке без на­ру­ше­ния ста­биль­но­сти про­стран­ст­вен­но­го строе­ния об­ра­зую­щих­ся про­дук­тов. Он при­во­дит к ак­ти­ва­ции пред­ше­ст­вен­ни­ков фер­мен­тов и гор­мо­нов, вы­сво­бо­ж­де­нию бел­ко­вых гло­бул из ви­рус­ных по­ли­про­теи­нов, раз­де­ле­нию уз­наю­ще­го и ка­та­ли­ти­чес­ко­го до­ме­нов в бак­те­ри­аль­ных ток­си­нах, от­ще­п­ле­нию сиг­наль­ных по­сле­до­ва­тель­но­стей, от­вет­ст­вен­ных за пе­ре­нос бел­ка че­рез мем­бра­ну при сек­ре­ции, уда­ле­нию гло­бу­ляр­ных до­ме­нов из пред­ше­ст­вен­ни­ков фиб­рил­ляр­ных бел­ков по­сле за­вер­ше­ния сбор­ки по­след­них и др.

Из­вест­ны ре­ак­ции, из­ме­няю­щие струк­ту­ру ами­но­кис­лот­ных ос­тат­ков. Напр., ио­ди­ро­ва­ние ос­тат­ков ти­ро­зи­на в ти­ре­о­г­ло­бу­ли­не с по­сле­дую­щим внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ным пе­ре­но­сом дии­од­фе­ноль­ной груп­пы с од­но­го ос­тат­ка 3,5-дии­од­ти­ро­зи­на на дру­гой при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию встро­ен­но­го в пеп­тид­ную цепь гор­мо­на щи­то­вид­ной же­ле­зы – ти­рок­си­на. В бел­ках сис­те­мы свёр­ты­ва­ния кро­ви и бел­ках ко­ст­ной тка­ни свя­зы­ва­ние Ca2+ не­об­хо­ди­мо, со­от­вет­ст­вен­но, для взаи­мо­дей­ст­вия с фос­фо­ли­пи­да­ми мем­бран и с фос­фа­том каль­ция. П. м. б. при­над­ле­жит важ­ная роль в об­ра­зо­ва­нии струк­тур­ных бел­ков, в т. ч. кол­ла­ге­на и эла­сти­на. Вы­со­кая сте­пень эла­стич­но­сти по­след­не­го обу­слов­ле­на пре­вра­ще­ни­ем ос­тат­ков ли­зи­на в ли­зи­но­нор­лей­цин и дес­мо­зин (или сход­ный с ним по струк­ту­ре изо­дес­мо­зин). Для кол­ла­ге­на спе­ци­фич­но пре­вра­ще­ние ос­тат­ков про­ли­на и ли­зи­на со­от­вет­ст­вен­но в гид­ро­кси­про­лин и гид­ро­кси­ли­зин, что важ­но для ста­би­ли­за­ции кол­ла­ге­но­вых во­ло­кон.

В от­ли­чие от про­цес­син­га бел­ка об­ра­ти­мые ре­ак­ции П. м. б. мо­гут не­од­но­крат­но за­тра­ги­вать од­ну и ту же мо­ле­ку­лу, из­ме­няя её функ­цио­наль­ные свой­ст­ва, бла­го­да­ря че­му они яв­ля­ют­ся эф­фек­тив­ны­ми ин­ст­ру­мен­та­ми ре­гу­ля­ции био­ло­гич. про­цес­сов. Сре­ди них осо­бое зна­че­ние име­ют ре­ак­ции фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния и де­фос­фо­ри­ли­ро­ва­ния бел­ков. Об­ра­ти­мы и ре­ак­ции об­ра­зо­ва­ния ме­ти­ло­вых эфи­ров ос­тат­ков глу­та­ми­но­вой ки­сло­ты в бел­ках, уча­ст­вую­щих в хе­мо­так­си­се бак­те­рий.

Осо­бую груп­пу со­став­ля­ют внут­ри­моле­ку­ляр­ные ре­ак­ции П. м. б. Та­ким пу­тём, напр., про­ис­хо­дит не­ред­ко на­блю­дае­мое внут­ри­мо­ле­ку­ляр­ное ау­то­фос­фо­ри­ли­ро­ва­ние в про­те­ин­ки­на­зах и сиг­наль­ных G-бел­ках.

Ре­ак­ции П. м. б. зна­чи­тель­но рас­ши­ря­ют функ­цио­наль­ные воз­мож­но­сти бел­ков, вме­сте с тем де­ла­ют бо­лее слож­ной реа­ли­за­цию ге­не­тич. ин­фор­ма­ции. Су­ще­ст­вен­ные раз­ли­чия в сис­те­мах П. м. б. бел­ков у эу­ка­ри­от и про­ка­ри­от мо­гут ог­ра­ни­чи­вать воз­мож­но­сти кло­ни­ро­ва­ния ге­нов жи­вот­ных и рас­те­ний и их экс­прес­сии в бак­те­ри­аль­ных клет­ках.

Лит.: Methods in enzymology. N. Y., 1984. Vol. 106–107. Pt. A, B: Posttranslational mo­di­fications; Jensen L. J. a. o. Prediction of hu­man protein function from post-translational modifications and localization features // Jour­nal of Molecular Biology. 2002. Vol. 319. № 5.

Вернуться к началу