Главная О сайте Диеты Заболевания Интересные факты
Задать вопрос врачу онлайн - здесь.

Фолдинг (свертывание) белка

Свертывание белков (фолдинг белков [1], укладка белка, коагуляция, protein folding) в молекулярной биологии и биохимии – это спонтанный физический процесс, в котором полипептидная молекула сворачивается в характерную для данного белка трехмерную (третичную) структуру [2].

Синтез белка Синтез белка начинается с линейного полипептида [3] в процессе трансляции [4] последовательности мРНК в линейную последовательность аминокислот, не имеющей трехмерной структуры. При этом каждая аминокислота в цепи имеет определенные, характерные именно для нее химические свойства, такие, например, как гидрофильность, гидрофобность, электрический заряд. Благодаря указанным свойствам, аминокислоты взаимодействуют друг с другом определенным образом, образуя четко определенную для данного полипептида трехмерную форму, свернутый белок или белок в нативном состоянии.

Нативное состояние белка – термин, характеризирующий состояние молекулы белка, когда она сохраняет структуру, необходимую для функционирования в живой клетке. Потеря нативного состояния называется денатурацией.

Конечная трехмерная структура полностью определяется (кроме отдельных случаев) его аминокислотной последовательностью. Для многих белков правильная трехмерная структура необходима для функционирования. Неправильная структура приводит к образованию неактивных белков, зачастую блокирующих работу своих потенциальных партнеров, нарушая работу всей клетки. В отдельных случаях неправильная структура может даже передаваться другим белкам, как это случается с прионами [5] (предполагается, что ряд нейродегенеративных болезней развиваются из-за накопления неправильно свернутых белков).

Эндоплазма Накопление неправильно свернутых белков в цитозоле [6] приводит к запуску сигнального пути, ответу на тепловой шок, что приводит к увеличению экспрессии белков-шаперонов [7], которые помогают придать неубранным полипептидам правильную конформацию. В случае стресса эндоплазматического ретикулума, то есть когда наблюдается высокая концентрация неправильно свернутых белков в этой органелле, в клетке запускается так называемый «ответ на неубранный белки» (unfolded protein response). В результате происходит увеличение количества белков шаперонов эндоплазматического ретикулума, участвующих в ретротранслокации полипептидов в цитозоль, не подлежащих деградации, и других белков, способствующих увеличению способности эндоплазматического ретикулума осуществлять фолдинг.

Экспериментальное определение трехмерной структуры белков зачастую является достаточно сложным и затратным, однако данные о последовательности белка обычно известны. В результате исследователи пытаются использовать вычислительные методы для предсказания процесса свертывания белка и предусмотреть, таким образом, структуру его нативного состояния.


Примечания

Примечания и пояснения к статье «Свертывание (фолдинг) белков».

  • [1] Белок, протеин – высокомолекулярное органическое вещество, состоящее из альфа-аминокислот, объединенных пептидной связью (которая образуется, когда аминогруппа одной аминокислоты и карбоксильная группа другой аминокислоты реагируют с выделением молекулы воды). Существуют две класса белков: простой белок, при гидролизе распадающийся исключительно на аминокислоты, и сложный белок (холопротеин, протеид), в котором содержится простетическая группа (кофакторы), при гидролизе сложного белка, кроме аминокислот, освобождается небелковая часть или продукты ее распада. Белки-ферменты катализируют (ускоряют) протекание биохимических реакций, оказывая значимое влияние на процессы метаболизма. Отдельные белки выполняют механическую или структурную функцию, образуя цитоскелет, сохраняющий форму клеток. Кроме того, белки играют ключевую роль в сигнальных системах клеток, при иммунном ответе и в клеточном цикле. Белки являются основой для создания мышечной ткани, клеток, тканей и органов у человека.
  • [2] Трехмерная структура, третичная структура – пространственное строение (включая конформацию) всей молекулы (как правило, белка) либо другой макромолекулы, состоящей из единственной цепи.
  • [3] Пептиды (от греческого `0,^9,`0,`4,_9,`2, – «питательный») – семейство веществ, молекулы которых построены из двух и более остатков аминокислот, соединенных в цепь амидными связями (пептидными связями) –C (O)NH—. Пептиды, с последовательностью короче ~10-20 аминокислотных остатков называются олигопептидами. Если последовательность длиннее 20 аминокислотных остатков – это полипептиды. Собственно, белки – это полипептиды, содержащие от 50 аминокислотных остатков.
  • [4] Трансляция (в биологии) – процесс синтеза белка из аминокислот на матрице матричной (информационной) РНК (мРНК, иРНК), осуществляющийся рибосомой.
  • [5] Прионы – особый класс инфекционных агентов, представленных белками, не содержащими нуклеиновых кислот с аномальной третичной структурой.
  • [6] Внутриклеточная жидкость, матрикс цитоплазмы, гиалоплазма, цитозоль – жидкость, находящаяся внутри клеток.
  • [7] Шапероны – класс белков, основной функцией которых является восстановление правильной нативной третичной или четвертичной структуры белков, а также образование и диссоциация белковых комплексов.

При написании статьи о свертывании (фолдинге) белков, в качестве источников, использовались материалы информационных и медицинских интернет-порталов, сайтов новостей Nature.com, ChemWiki.Ucdavis.edu, Википедия, а также следующие печатные издания:

  • Мюльберг А. А. «Фолдинг белка». Издательство «Издательство Санкт-Петербургского государственного университета», 2004 год, Санкт-Петербург,
  • Чиркин А. «Современные проблемы биохимии. Методы исследования». Издательство «Вышэйшая школа», 2013 год, Минск.

Фолдинг (свертывание) белка

 

Оцените материал:
1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (No Ratings Yet)
Loading...Loading...

Top