Ekorrar

Proteiner ( proteiner , polypeptider [1] ) är högmolekylära organiska ämnen som består av alfa- aminosyror kopplade i en kedja med en peptidbindning . I levande organismer bestäms aminosyrasammansättningen av proteiner av den genetiska koden ; i de flesta fall används 20 standardaminosyror i syntesen . Många av deras kombinationer skapar proteinmolekyler med en mängd olika egenskaper. Dessutom är aminosyrarester i ett protein ofta föremål för posttranslationella modifieringar , vilket kan inträffa både innan proteinet börjar utföra sin funktion och under sitt "arbete" i cellen. Ofta i levande organismer bildar flera molekyler av olika proteiner komplexa komplex, såsom det fotosyntetiska komplexet .

Funktionerna hos proteiner i cellerna hos levande organismer är mer olika än funktionerna hos andra biopolymerer  - polysackarider och DNA . Således katalyserar enzymproteiner förloppet av biokemiska reaktioner och spelar en viktig roll i metabolismen. Vissa proteiner har en strukturell eller mekanisk funktion och bildar ett cytoskelett som upprätthåller cellformen. Proteiner spelar också en nyckelroll i cellsignaleringssystem , i immunsvaret och i cellcykeln .

Proteiner är en viktig del av djur- och människors näring (huvudkällor: kött, fågel, fisk, mjölk, nötter, baljväxter, spannmål; i mindre utsträckning: grönsaker, frukt, bär och svamp), eftersom alla essentiella aminosyror och delar måste komma med proteinmat. Under matsmältningen bryter enzymer ned intagna proteiner till aminosyror, som används för att biosyntetisera kroppens egna proteiner eller bryts ytterligare ned för energi .

Bestämningen av aminosyrasekvensen för det första proteinet, insulin  , genom proteinsekvensering gav Frederick Sanger Nobelpriset i kemi 1958 . De första tredimensionella strukturerna av hemoglobin- och myoglobinproteiner erhölls genom röntgendiffraktion , respektive av Max Perutz och John Kendrew i slutet av 1950-talet [2] [3] , för vilket de fick Nobelpriset i kemi 1962 .

Studiens historia

Protein erhölls först (i form av gluten ) 1728 av italienaren Jacopo Bartolomeo Beccari från vetemjöl. Proteiner identifierades som en separat klass av biologiska molekyler på 1700-talet som ett resultat av den franska kemisten Antoine de Fourcroix och andra forskare, där proteiners egenskap att koagulera ( denaturera ) under inverkan av värme eller syror var noterade . Proteiner som albumin ("äggvita"), fibrin (ett protein från blodet ) och gluten från vetekorn undersöktes vid den tiden .

Redan i början av 1800-talet erhölls viss information om proteiners elementära sammansättning, det var känt att aminosyror bildas under hydrolys av proteiner . Vissa av dessa aminosyror (t.ex. glycin och leucin ) har redan karakteriserats. Den holländska kemisten Gerrit Mulder , baserat på analysen av den kemiska sammansättningen av proteiner, antog att nästan alla proteiner har en liknande empirisk formel . År 1836 föreslog Mulder den första modellen för proteiners kemiska struktur. Baserat på teorin om radikaler , efter flera förtydliganden, kom han till slutsatsen att den minsta strukturella enheten av ett protein har följande sammansättning: C 40 H 62 N 10 O 12 . Han kallade denna enhet "protein" (Pr) (från grekiskans protos - första, primära ), och teorin - "proteinteori" [4] . Själva termen "protein" föreslogs av den svenske kemisten Jacob Berzelius [5] . Enligt Mulders idéer består varje protein av flera proteinenheter, svavel och fosfor . Till exempel föreslog han att skriva fibrinformeln som 10PrSP. Mulder studerade också nedbrytningsprodukterna av proteiner - aminosyror, och för en av dem ( leucin ) bestämde han med en liten felmarginal molekylvikten - 131 dalton . När nya data om proteiner ackumulerades började proteinteorin att kritiseras, men trots detta ansågs den fortfarande vara allmänt accepterad fram till slutet av 1850-talet.

I slutet av 1800-talet studerades de flesta av aminosyrorna som utgör proteiner. I slutet av 1880-talet. Den ryske forskaren A. Ya Danilevsky noterade förekomsten av peptidgrupper (CO-NH) i proteinmolekylen [6] [7] . 1894 lade den tyske fysiologen Albrecht Kossel fram en teori enligt vilken aminosyror är de viktigaste strukturella beståndsdelarna i proteiner [8] . I början av 1900-talet bevisade den tyske kemisten Emil Fischer experimentellt att proteiner består av aminosyrarester sammankopplade med peptidbindningar . Han utförde också den första analysen av aminosyrasekvensen för ett protein och förklarade fenomenet proteolys .

Proteinernas centrala roll i organismer erkändes dock inte förrän 1926 , när den amerikanske kemisten James Sumner (senare Nobelpriset i kemi) visade att enzymet ureas är ett protein [9] .

Svårigheten att isolera rena proteiner gjorde det svårt att studera dem. Därför utfördes de första studierna med de polypeptider som lätt kunde renas i stora mängder, dvs blodproteiner, kycklingägg, olika toxiner och matsmältnings-/metaboliska enzymer som frigörs efter slakt. I slutet av 1950-talet, Armour Hot Dog Co. kunde rena ett kilo bukspottkörtelribonukleas A från nötkreatur A , som har blivit ett experimentobjekt för många studier.

Tanken att den sekundära strukturen hos proteiner är resultatet av bildandet av vätebindningar mellan aminosyrarester lades fram av William Astbury 1933 , men Linus Pauling anses vara den första vetenskapsmannen som framgångsrikt kunde förutsäga proteiners sekundära struktur. Senare gjorde Walter Kauzman , som förlitade sig på Kai Linnerström-Langs arbete , ett betydande bidrag till att förstå lagarna för bildandet av den tertiära strukturen av proteiner och rollen av hydrofoba interaktioner i denna process . I slutet av 1940-talet och början av 1950-talet utvecklade Frederick Sanger en proteinsekvenseringsmetod , med vilken han bestämde aminosyrasekvensen för två insulinkedjor 1955 [10] [11] [12] , vilket visar att proteiner är linjära polymerer av aminosyror, och inte grenade (som i vissa sockerarter ) kedjor, kolloider eller cykloler . Det första proteinet vars aminosyrasekvens fastställdes av sovjetiska/ryska forskare var aspartataminotransferas 1972 [13] [14] .

De första rumsliga strukturerna av proteiner erhållna genom röntgendiffraktion (röntgenstrukturanalys) blev kända i slutet av 1950-talet och början av 1960-talet, och strukturer upptäcktes med hjälp av kärnmagnetisk resonans  på 1980-talet. 2012 innehöll Protein Data Bank cirka 87 000 proteinstrukturer [15] .

Under 2000-talet har studiet av proteiner flyttat till en kvalitativt ny nivå, när inte bara individuella renade proteiner studeras, utan också den samtidiga förändringen i antalet och posttranslationella modifieringar av ett stort antal proteiner i enskilda celler , vävnader eller hela organismer. Detta område av biokemi kallas proteomik . Med hjälp av bioinformatiska metoder blev det möjligt att inte bara bearbeta röntgendiffraktionsdata utan också att förutsäga strukturen hos ett protein baserat på dess aminosyrasekvens. För närvarande närmar sig kryoelektronmikroskopi av stora proteinkomplex och förutsägelsen av de rumsliga strukturerna för proteindomäner med hjälp av datorprogram atomär noggrannhet [16] .

Egenskaper

Storlek

Storleken på ett protein kan mätas i antalet aminosyrarester eller i dalton ( molekylvikt ), men på grund av den relativt stora storleken på molekylen uttrycks proteinets massa i härledda enheter - kilodalton (kDa). Jästproteiner består i genomsnitt av 466 aminosyrarester och har en molekylvikt på 53 kDa. Det största proteinet som för närvarande är känt, titin ,  är en komponent i muskelsarkomerer ; molekylvikten för dess olika varianter (isoformer) varierar från 3000 till 3700 kDa. Titin i soleusmuskeln ( lat. soleus ) hos en människa består av 38 138 aminosyror [17] .  

För att bestämma molekylvikten hos proteiner används metoder som gelfiltrering , polyakrylamidgelelektrofores , masspektrometrisk analys , sedimentationsanalys och andra [18] .

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Amfoterisk

Proteiner är amfotera, det vill säga beroende på förhållandena uppvisar de både sura och basiska egenskaper. Proteiner innehåller flera typer av kemiska grupper som kan joniseras i en vattenlösning: karboxylrester i sidokedjorna av sura aminosyror ( asparaginsyra och glutaminsyra ) och kvävehaltiga grupper i sidokedjorna av basiska aminosyror (främst ε- aminogruppen av lysin och amidinresten CNH (NH 2 ) arginin , i något mindre utsträckning - imidazolresten av histidin ) . Varje protein kännetecknas av en isoelektrisk punkt (pI) - surheten i mediet ( pH ), vid vilken den totala elektriska laddningen för molekylerna i detta protein är noll och följaktligen rör de sig inte i ett elektriskt fält (till exempel under elektrofores ). Vid den isoelektriska punkten är proteinhydratisering och löslighet minimal. pI-värdet beror på förhållandet mellan sura och basiska aminosyrarester i proteinet: i proteiner som innehåller många sura aminosyrarester ligger de isoelektriska punkterna i den sura regionen (sådana proteiner kallas sura), och i proteiner som innehåller mer basiska rester , i den alkaliska regionen (basproteiner). pI-värdet för ett givet protein kan också variera beroende på jonstyrkan och typen av buffertlösning i vilken det finns, eftersom neutrala salter påverkar joniseringsgraden av proteinets kemiska grupper. PI för ett protein kan bestämmas till exempel från en titreringskurva eller genom isoelektrisk fokusering [18] .

I allmänhet beror pI för ett protein på funktionen det utför: den isoelektriska punkten för de flesta proteiner i ryggradsdjurs vävnader varierar från 5,5 till 7,0, men i vissa fall ligger värdena i extrema regioner: till exempel för pepsin  , ett proteolytiskt enzym av en starkt sur magsaft pI ~ 1 [19] , och för salmin, ett protaminprotein från laxmjölk , vars särdrag är ett högt innehåll av arginin, pI ~ 12. Proteiner som binder till nukleinsyror p.g.a. elektrostatisk interaktion med fosfatgrupper är ofta huvudproteinerna. Exempel på sådana proteiner är histoner och protaminer.

Löslighet

Proteiner skiljer sig i sin löslighetsgrad i vatten. Vattenlösliga proteiner kallas albuminer och inkluderar blod- och mjölkproteiner. Olösliga eller skleroproteiner inkluderar till exempel keratin (proteinet som utgör hår, däggdjurshår, fågelfjädrar etc.) och fibroin som är en del av silke och spindelväv [20] . Lösligheten av ett protein bestäms inte bara av dess struktur, utan av externa faktorer som lösningsmedlets natur, jonstyrka och lösningens pH [18] .

Proteiner delas också in i hydrofila och hydrofoba . Hydrofila inkluderar de flesta proteinerna i cytoplasman , kärnan och den intercellulära substansen , inklusive olösligt keratin och fibroin . De flesta av de proteiner som utgör biologiska membran är hydrofoba, d.v.s. integrala membranproteiner som interagerar med hydrofoba membranlipider [ 21] (dessa proteiner har som regel också hydrofila regioner).

Denaturering

Proteindenaturering hänvisar till varje förändring i dess biologiska aktivitet och/eller fysikalisk-kemiska egenskaper associerade med förlusten av en kvartär , tertiär eller sekundär struktur (se avsnittet "Proteinstruktur"). Som regel är proteiner ganska stabila under de förhållanden (temperatur, pH, etc.) under vilka de normalt fungerar i kroppen [9] . En kraftig förändring av dessa förhållanden leder till proteindenaturering. Beroende på denatureringsmedlets beskaffenhet särskiljs mekanisk (stark omrörning eller skakning), fysikalisk (värmning, kylning, bestrålning, sonikering ) och kemisk ( syror och alkalier , ytaktiva ämnen , urea ) denaturering [18] .

Proteindenaturering kan vara fullständig eller partiell, reversibel eller irreversibel. Det mest kända fallet av irreversibel proteindenaturering i vardagen är tillagningen av ett kycklingägg, när det vattenlösliga transparenta proteinet ovalbumin blir tätt, olösligt och ogenomskinligt under påverkan av hög temperatur. Denaturering är i vissa fall reversibel, som vid utfällning av vattenlösliga proteiner med ammoniumsalter (utsaltningsmetoden), och denna metod används som ett sätt att rena dem [22] .

Struktur

Proteinmolekyler är linjära polymerer som består av α-L-aminosyrarester (som är monomerer ), och proteiner kan även innehålla modifierade aminosyrarester och icke-aminosyrakomponenter. En- eller trebokstavsförkortningar används för att beteckna aminosyror i den vetenskapliga litteraturen. Även om det vid första anblicken kan tyckas att användningen av "bara" 20 typer av aminosyror i de flesta proteiner begränsar mångfalden av proteinstrukturer, kan antalet varianter knappast överskattas: för en kedja av 5 aminosyrarester, det är redan mer än 3 miljoner, och en kedja av 100 aminosyrarester (litet protein) kan presenteras i mer än 10 130 varianter. Kedjor som sträcker sig i längd från 2 till flera tiotals aminosyrarester kallas ofta peptider , med en högre grad av polymerisation - proteiner , även om denna uppdelning är mycket villkorad.

När ett protein bildas, som ett resultat av interaktionen av α-karboxylgruppen (-COOH) i en aminosyra med α-aminogruppen (-NH 2 ) i en annan aminosyra, bildas peptidbindningar . Ändarna av proteinet kallas N- och C-terminalen, beroende på vilken av grupperna i den terminala aminosyraresten som är fri: -NH 2 respektive -COOH. Vid proteinsyntes på ribosomen är den första (N-terminala) aminosyraresten vanligtvis en metioninrest , och efterföljande rester fästs till C-terminalen av den föregående.

Organisationsnivåer

K. Lindström-Lang föreslog att särskilja fyra nivåer av strukturell organisation av proteiner: primära , sekundära , tertiära och kvartära strukturer. Även om denna uppdelning är något föråldrad, fortsätter den att användas [4] . Den primära strukturen (sekvensen av aminosyrarester) av en polypeptid bestäms av strukturen av dess gen och genetiska kod , medan högre ordningens strukturer bildas under proteinveckning [23] . Även om den rumsliga strukturen för ett protein som helhet bestäms av dess aminosyrasekvens, är det ganska labilt och kan bero på yttre förhållanden, så det är mer korrekt att tala om den föredragna eller mest energimässigt gynnsamma proteinkonformationen [4] .

Primär struktur

Den primära strukturen är sekvensen av aminosyrarester i polypeptidkedjan. Den primära strukturen för ett protein beskrivs vanligtvis med en eller tre bokstäversbeteckningar för aminosyrarester.

Viktiga egenskaper hos den primära strukturen är konservativa motiv  - stabila kombinationer av aminosyrarester som utför en specifik funktion och som finns i många proteiner. Konservativa motiv bevaras under arternas utveckling , de gör det ofta möjligt att förutsäga funktionen hos ett okänt protein [24] . Beroende på graden av homologi (likhet) hos aminosyrasekvenserna för proteiner från olika organismer kan man uppskatta det evolutionära avståndet mellan taxa som dessa organismer tillhör.

Den primära strukturen av ett protein kan bestämmas genom proteinsekvenseringsmetoder, eller från den primära strukturen av dess mRNA , med användning av en genetisk kodtabell.

Sekundär struktur

Den sekundära strukturen är en lokal ordning av ett fragment av en polypeptidkedja, stabiliserad av vätebindningar . Nedan är de vanligaste typerna av protein sekundär struktur [23] :

  • α-helixar  är täta spolar runt molekylens långa axel. Ett varv är 3,6 aminosyrarester, helixstigningen är 0,54 nm [25] ( 0,15 nm per aminosyrarest ). Helixen stabiliseras av vätebindningar mellan H- och O-peptidgrupper separerade med 4 enheter. Även om α-helixen kan vara antingen vänsterhänt eller högerhänt, dominerar högerhänt i proteiner. Spiralen bryts av elektrostatiska interaktioner av glutaminsyra , lysin , arginin . Asparagin- , serin- , treonin- och leucinrester som ligger nära varandra kan steriskt störa helixbildningen, prolinrester orsakar kedjeböjning och bryter även a-helixer;
  • β-ark ( vikta lager ) är flera sicksackpolypeptidkedjor där vätebindningar bildas mellan relativt avlägsna (0,34 nm per aminosyrarest [26] ) aminosyror i den primära strukturen eller olika proteinkedjor (snarare än tätt åtskilda, som i α-helixen). Dessa strängar är vanligtvis riktade med sina N-terminaler i motsatta riktningar (antiparallell orientering) eller i samma riktning (parallell β-struktur). Det är också möjligt att ha en blandad β-struktur bestående av parallella och antiparallella β-strukturer [27] . För bildandet av β-ark är de små storlekarna på sidogrupperna av aminosyror viktiga, vanligtvis dominerar glycin och alanin ;
  • π-helixar ;
  • 3 10 - spiraler;
  • oordnade fragment.
Tertiär struktur

Tertiär struktur - den rumsliga strukturen av polypeptidkedjan. Strukturellt består den av sekundära strukturelement stabiliserade av olika typer av interaktioner, där hydrofoba interaktioner spelar en viktig roll. I stabiliseringen av den tertiära strukturen delta:

  • kovalenta bindningar (mellan två cysteinrester -  disulfidbryggor ) ;
  • jonbindningar mellan motsatt laddade sidogrupper av aminosyrarester;
  • vätebindningar;
  • hydrofoba interaktioner. När den interagerar med omgivande vattenmolekyler viker sig proteinmolekylen så att de opolära sidogrupperna av aminosyror isoleras från den vattenhaltiga lösningen; polära hydrofila sidogrupper uppträder på ytan av molekylen.

Studier av principerna för proteinveckning har visat att det är bekvämt att peka ut ytterligare en nivå mellan nivån av sekundär struktur och den atomära rumsliga strukturen - veckningsmotivet (arkitektur, strukturellt motiv). Vikningsmotivet bestäms av det ömsesidiga arrangemanget av sekundära strukturelement (a-helixar och β-strängar) inom proteindomänen  , en kompakt kula som kan existera antingen på egen hand eller vara en del av ett större protein tillsammans med andra domäner. Betrakta till exempel ett av de karakteristiska motiven för proteinstruktur. Det klotformiga proteinet som visas till höger, triosfosfatisomeras , har ett vikningsmotiv som kallas en α/β-cylinder: 8 parallella β-strängar bildar en β-cylinder i en annan cylinder med 8 α-helixar. Ett sådant motiv finns i cirka 10 % av proteinerna [28] .

Vikningsmotiv är kända för att vara ganska konserverade och förekommer i proteiner som varken har funktionella eller evolutionära relationer. Definitionen av vikningsmotiv ligger till grund för den fysiska eller rationella klassificeringen av proteiner (som CATH eller SCOP) [28] .

För att bestämma den rumsliga strukturen för ett protein används metoder för röntgendiffraktionsanalys, kärnmagnetisk resonans och vissa typer av mikroskopi.

Kvartär struktur

Kvartär struktur (eller subenhet, domän ) - det ömsesidiga arrangemanget av flera polypeptidkedjor som en del av ett enda proteinkomplex. Proteinmolekyler som utgör ett protein med en kvartär struktur bildas separat på ribosomer och bildar först efter slutet av syntesen en gemensam supramolekylär struktur. Ett protein med en kvartär struktur kan innehålla både identiska och olika polypeptidkedjor. Samma typer av interaktioner deltar i stabiliseringen av den kvartära strukturen som i stabiliseringen av den tertiära. Supramolekylära proteinkomplex kan bestå av dussintals molekyler.

Klassificering efter typ av struktur

Enligt den allmänna typen av struktur kan proteiner delas in i tre grupper:

  1. Fibrillära proteiner  - bildar polymerer, deras struktur är vanligtvis mycket regelbunden och stöds främst av interaktioner mellan olika kedjor. De bildar mikrofilament , mikrotubuli , fibriller, stödjer strukturen av celler och vävnader. Fibrillära proteiner inkluderar keratin och kollagen .
  2. Globulära proteiner  är vattenlösliga, den allmänna formen på molekylen är mer eller mindre sfärisk.
  3. Membranproteiner  - har domäner som korsar cellmembranet , men delar av dem sticker ut från membranet in i den intercellulära miljön och cellens cytoplasma. Membranproteiner utför funktionen av receptorer , det vill säga de utför signalöverföring och tillhandahåller också transmembrantransport av olika ämnen. Transporterproteiner är specifika, var och en av dem tillåter endast vissa molekyler eller en viss typ av signal att passera genom membranet.

Enkla och komplexa proteiner

Förutom peptidkedjor innehåller många proteiner även icke-aminosyragrupper, och enligt detta kriterium delas proteiner in i två stora grupper - enkla och komplexa proteiner (proteider). Enkla proteiner består endast av polypeptidkedjor, komplexa proteiner innehåller även icke-aminosyra- eller protesgrupper . Beroende på den kemiska naturen hos protesgrupperna särskiljs följande klasser bland komplexa proteiner [20] :

Proteinbiofysik

Fysiska egenskaper hos ett protein i en cell, med hänsyn till vattenskalet och trängseln av makromolekylerär mycket komplexa. Till förmån för hypotesen om ett protein som ett ordnat "kristallliknande system" - en "aperiodisk kristall" [30] [31]  - bevisas av data från röntgendiffraktionsanalys (upp till en upplösning på 1 ångström ) [32] , hög packningsdensitet [33] , kooperativ denaturering av processen [34] och andra fakta [35] .

Till förmån för en annan hypotes, om de vätskeliknande egenskaperna hos proteiner i processerna av intraglobulära rörelser (modell av begränsad hoppning eller kontinuerlig diffusion ), vittnar experiment om neutronspridning [36] , Mössbauer-spektroskopi [37] [38] .

Syntes

Biosyntes

Universell metod: ribosomal syntes

Proteiner syntetiseras av levande organismer från aminosyror baserat på information kodad i gener . Varje protein består av en unik sekvens av aminosyrarester, som bestäms av nukleotidsekvensen för genen som kodar för detta protein. Den genetiska koden är ett sätt att översätta nukleotidsekvensen av DNA (via RNA) till aminosyrasekvensen i en polypeptidkedja. Denna kod bestämmer överensstämmelsen mellan trenukleotidsektioner av RNA, kallade kodoner , och vissa aminosyror som ingår i proteinet: AUG-nukleotidsekvensen, till exempel, motsvarar metionin . Eftersom DNA består av fyra typer av nukleotider är det totala antalet möjliga kodon 64; och eftersom 20 aminosyror används i proteiner specificeras många aminosyror av mer än ett kodon. Tre kodoner är obetydliga: de fungerar som signaler för att stoppa syntesen av polypeptidkedjan och kallas terminatorkodon , eller stoppkodon [39] .

Proteinkodande gener transkriberas först till budbärar-RNA ( mRNA ) nukleotidsekvens av RNA- polymerasenzymer . I den överväldigande majoriteten av fallen syntetiseras proteinerna från levande organismer på ribosomer  , multikomponentmolekylära maskiner som finns i cellernas cytoplasma. Processen för syntes av en polypeptidkedja av en ribosom på en mRNA-mall kallas translation [39] .

Ribosomal proteinsyntes är i grunden densamma i prokaryoter och eukaryoter , men skiljer sig i vissa detaljer. Således kan mRNA från prokaryoter läsas av ribosomer in i aminosyrasekvensen av proteiner omedelbart efter transkription eller till och med innan dess fullbordande [40] . Hos eukaryoter måste dock det primära transkriptet först genomgå en serie modifieringar och flytta in i cytoplasman (till ribosomens plats) innan translation kan påbörjas. Hastigheten för proteinsyntes är högre hos prokaryoter och kan nå 20 aminosyror per sekund [41] .

Redan innan translationen börjar binder aminoacyl-tRNA-syntetasenzymer specifikt aminosyror till deras respektive transfer-RNA (tRNA). En sektion av tRNA, som kallas ett antikodon, kan para sig komplementärt med ett mRNA-kodon, och därigenom säkerställa att aminosyraresten fäst till tRNA:t ingår i polypeptidkedjan i enlighet med den genetiska koden.

Under det initiala steget av translation, initiering , känns initieringskodonet (vanligtvis metionin) igen av den lilla subenheten av ribosomen, till vilken ett aminoacylerat metionin-tRNA är fäst med hjälp av proteininitieringsfaktorer. Efter igenkänning av startkodonet förenar den stora subenheten den lilla subenheten av ribosomen, och det andra steget av translation börjar - förlängning. Vid varje steg av ribosomen från 5'- till 3'-änden av mRNA:t avläses ett kodon genom att bilda vätebindningar mellan det och det komplementära antikodonet för transfer-RNA:t, till vilket motsvarande aminosyrarest är fäst . Bildandet av en peptidbindning mellan den sista aminosyraresten av den växande peptiden och aminosyraresten fäst till tRNA:t katalyseras av ribosomalt RNA ( rRNA ), som bildar peptidyltransferascentrum i ribosomen. Detta centrum placerar kväve- och kolatomerna i en position som är gynnsam för reaktionen. Det tredje och sista steget av translation, terminering, inträffar när ribosomen når stoppkodonet, varefter proteintermineringsfaktorerna hydrolyserar bindningen mellan det sista tRNA:t och polypeptidkedjan och stoppar dess syntes. I ribosomer syntetiseras alltid proteiner från N-terminalen till C-terminalen [39] .

Nonribosomal syntes

I lägre svampar och vissa bakterier är en ytterligare (icke-ribosomal eller multienzymatisk) metod för biosyntes av peptider känd, som regel, med liten och ovanlig struktur. Syntesen av dessa peptider, vanligtvis sekundära metaboliter , utförs av ett högmolekylärt proteinkomplex, NRS-syntas, utan direkt deltagande av ribosomer. NRS-syntas består vanligtvis av flera domäner eller individuella proteiner som väljer aminosyror, bildar en peptidbindning och frisätter den syntetiserade peptiden. Tillsammans utgör dessa domäner en modul. Varje modul säkerställer att en aminosyra ingår i den syntetiserade peptiden. NRS-syntaser kan således vara sammansatta av en eller flera moduler. Ibland inkluderar dessa komplex en domän som kan isomerisera L-aminosyror (normal form) till D-formen [42] [43] .

Kemisk syntes

Korta proteiner kan syntetiseras kemiskt med hjälp av organiska syntesmetoder såsom kemisk ligering [44] . Oftast sker den kemiska syntesen av en peptid i riktningen från C-terminalen till N-terminalen, i motsats till biosyntes på ribosomer. Korta immunogena peptider ( epitoper ) erhålls genom kemisk syntes, som sedan injiceras i djur för att erhålla specifika antikroppar eller hybridom . Dessutom används denna metod även för att erhålla hämmare av vissa enzymer [45] . Kemisk syntes gör det möjligt att införa aminosyrarester i proteiner som inte finns i vanliga proteiner, till exempel de med fluorescerande märkningar fästa på sidokedjorna . Kemiska metoder för proteinsyntes har ett antal begränsningar: de är ineffektiva när proteinlängden är mer än 300 aminosyrarester, artificiellt syntetiserade proteiner kan ha en felaktig tertiär struktur och de saknar karakteristiska posttranslationella modifieringar (se nedan).

Post-translationell modifiering

Efter att translationen är klar genomgår de flesta proteiner ytterligare kemiska modifieringar, som kallas posttranslationella modifieringar [46] . Mer än tvåhundra varianter av posttranslationella modifieringar av proteiner är kända [47] .

Posttranslationella modifieringar kan reglera livslängden för proteiner i cellen, deras enzymatiska aktivitet och interaktioner med andra proteiner. I vissa fall är posttranslationella modifieringar ett obligatoriskt stadium av proteinmognad, annars visar det sig vara funktionellt inaktivt. Till exempel, under mognaden av insulin och vissa andra hormoner, är begränsad proteolys av polypeptidkedjan nödvändig, och under mognaden av plasmamembranproteiner är glykosylering nödvändig .

Post-translationella modifieringar kan vara både utbredda och sällsynta, upp till unika. Ett exempel på en universell modifiering är ubiquitination (bindning till ett protein av en kedja av flera molekyler av ett kort ubiquitinprotein), som fungerar som en signal för klyvningen av detta protein av proteasomen [48] . En annan vanlig modifiering är glykosylering - man tror att ungefär hälften av mänskliga proteiner är glykosylerade [49] . Sällsynta modifieringar inkluderar tyrosinering/detyrosinering och polyglycylering av tubulin [50] .

Samma protein kan genomgå många modifieringar. Således kan histoner (proteiner som utgör eukaryot kromatin ) under olika förhållanden genomgå mer än 150 olika modifieringar [51] .

Post-translationella modifieringar är indelade i:

Livscykel

Intracellulär transport och sortering

Proteiner som syntetiseras i cytoplasman hos eukaryota celler måste transporteras till olika cellorganeller : kärnan , mitokondrierna , endoplasmatiskt retikulum (ER), Golgi-apparaten , lysosomer , etc., och vissa proteiner måste komma in i den extracellulära miljön [52] . För att komma in i en viss del av cellen måste proteinet ha en specifik märkning. I de flesta fall är en sådan märkning en del av aminosyrasekvensen för själva proteinet (ledarpeptid eller proteinsignalsekvens ), men i vissa fall fungerar oligosackarider post-translationellt fästa till proteinet som en märkning [53] .

Transporten av proteiner in i ER utförs när de syntetiseras, eftersom ribosomerna syntetiserar proteiner med en signalsekvens för ER "sätter sig" på speciella proteiner på dess yttre membran [54] . Från EPR till Golgi-apparaten och därifrån till lysosomerna och till det yttre membranet eller till den extracellulära miljön kommer proteiner in genom vesikulär transport . Proteiner med en nukleär lokaliseringssignal kommer in i kärnan genom kärnporer . Proteiner med motsvarande signalsekvenser kommer in i mitokondrier och kloroplaster genom specifika proteintranslokatorporer med deltagande av chaperoner .

Strukturunderhåll och försämring

Att bibehålla den korrekta rumsliga strukturen hos proteiner är avgörande för deras normala funktion. Felveckning av proteiner som leder till deras aggregering kan orsakas av mutationer, oxidation , stresstillstånd eller globala förändringar i cellfysiologi. Proteinaggregation är ett karakteristiskt tecken på åldrande . Proteinfelveckning tros orsaka eller förvärra sjukdomar som cystisk fibros , lysosomal lagringssjukdom, såväl som neurodegenerativa störningar ( Alzheimers , Huntingtons och Parkinsons sjukdomar ) [55] .

I evolutionsprocessen har celler utvecklat fyra huvudmekanismer för att motverka proteinaggregation. De två första - återveckning (återveckning) med hjälp av chaperoner och klyvning av proteaser - finns både i bakterier och i högre organismer. Autofagi och ackumulering av felveckade proteiner i specifika icke-membranorganeller är karakteristiska för eukaryoter [26] [56] .

Chaperones

Proteiners förmåga att återställa den korrekta tredimensionella strukturen efter denaturering gjorde det möjligt att föra fram hypotesen att all information om den slutliga strukturen hos ett protein finns i dess aminosyrasekvens. Teorin är nu allmänt accepterad att den stabila konformationen av ett protein har en minimal fri energi jämfört med andra möjliga konformationer av denna polypeptid [57] .

Det finns en grupp proteiner i celler vars funktion är att säkerställa korrekt veckning av andra proteiner efter deras syntes på ribosomen, återställandet av strukturen hos proteiner efter deras skada och skapandet och dissocieringen av proteinkomplex. Dessa proteiner kallas chaperones . Koncentrationen av många chaperoner i cellen ökar med en kraftig ökning av omgivningstemperaturen, så de tillhör Hsp-gruppen ( värmechockproteiner ) [ 58] .  Vikten av att chaperonerna fungerar normalt för kroppens funktion kan illustreras av exemplet med den α -kristallina chaperonen , som är en del av det mänskliga ögats lins . Mutationer i detta protein leder till grumling av linsen på grund av proteinaggregation och, som ett resultat, till grå starr [59] .

Proteolys

Om den tertiära strukturen hos proteiner inte kan återställas, förstörs de av cellen. Enzymer som bryter ned proteiner kallas proteaser. Enligt angreppsplatsen för substratmolekylen delas proteolytiska enzymer in i endopeptidaser och exopeptidaser:

  • Endopeptidaser , eller proteinaser, klyver peptidbindningar inom en peptidkedja. De känner igen och binder korta peptidsekvenser av substrat och hydrolyserar relativt specifikt bindningar mellan vissa aminosyrarester.
  • Exopeptidaser hydrolyserar peptider från kedjans ändar: aminopeptidaser från N-terminalen, karboxipeptidaser från C-terminalen. Slutligen klyver dipeptidaser endast dipeptider .

Enligt katalysmekanismen skiljer International Union for Biochemistry and Molecular Biology flera klasser av proteaser, bland dem serinproteaser , asparaginproteaser , cysteinproteaser och metalloproteaser [60] .

En speciell typ av proteas är proteasomen , ett stort multisubunit-proteas som finns i kärnan och cytoplasman hos eukaryoter , arkéer och vissa bakterier [61] [62] .

För att ett målprotein ska klyvas av proteasomen måste det märkas genom att fästa ett litet ubiquitinprotein till det . Ubiquitinadditionsreaktionen katalyseras av enzymerna ubiquitinligaser . Fästningen av den första ubikvitinmolekylen till proteinet fungerar som en signal för ligaser att ytterligare fästa ubikvitinmolekyler. Som ett resultat binds en polyubiquitinkedja till proteinet, som binder till proteasomen och ger klyvning av målproteinet [61] [62] . I allmänhet kallas detta system ubiquitin-beroende proteinnedbrytning. Nedbrytning av 80-90% av intracellulära proteiner sker med deltagande av proteasomen.

Proteinnedbrytning i peroxisomer är viktig för många cellulära processer, inklusive cellcykeln , regleringen av genuttryck och svaret på oxidativ stress .

Autofagi

Autofagi är processen för nedbrytning av långlivade biomolekyler, särskilt proteiner, såväl som organeller i lysosomer (i däggdjur) eller vakuoler (i jäst). Autofagi åtföljer den vitala aktiviteten hos alla normala celler, men bristen på näringsämnen, närvaron av skadade organeller i cytoplasman och slutligen närvaron av delvis denaturerade proteiner och deras aggregat i cytoplasman kan tjäna som incitament för att förbättra autofagiprocesser i cytoplasman. celler [63] .

Det finns tre typer av autofagi: mikroautofagi, makroautofagi och chaperonberoende autofagi.

Vid mikroautofagi tas makromolekyler och fragment av cellmembran upp av lysosomen. På så sätt kan cellen smälta proteiner vid brist på energi eller byggmaterial (till exempel vid svält). Men processerna för mikroautofagi sker också under normala förhållanden och är i allmänhet urskillningslösa. Ibland smälts organeller också under mikroautofagi; Således har mikroautofagi av peroxisomer och partiell mikroautofagi av kärnor, där cellen förblir livskraftig, beskrivits i jäst [63] .

I makroautofagi är en region av cytoplasman (som ofta innehåller några organeller) omgiven av ett membranfack som liknar cisternen i det endoplasmatiska retikulumet. Som ett resultat är detta område separerat från resten av cytoplasman med två membran. Dessa tvåmembransorganeller kallas autofagosomer. Autofagosomer smälter samman med lysosomer för att bilda autofagolysosomer, där organellerna och resten av innehållet i autofagosomer smälts. Makroautofagi är tydligen också icke-selektiv, även om det ofta framhålls att med hjälp av den kan cellen göra sig av med "utgångna" organeller (mitokondrier, ribosomer etc.) [63] .

Den tredje typen av autofagi är chaperonberoende. Med denna metod sker den riktade transporten av delvis denaturerade proteiner från cytoplasman genom lysosommembranet in i dess hålighet, där de smälts. Denna typ av autofagi, som endast beskrivs hos däggdjur, induceras av stress [56] .

JUNQ och IPOD

Under stressförhållanden, när en eukaryot cell inte kan klara av ackumuleringen av ett stort antal denaturerade proteiner, kan de skickas till en av två typer av tillfälliga organeller - JUNQ och IPOD[64] .

JUNQ ( JUxta  Nuclear Quality Control Compartment ) är associerad med utsidan av kärnmembranet och innehåller ubiquitinerade proteiner som snabbt kan passera in i cytoplasman, samt chaperoner och proteasomer. Den föreslagna funktionen hos JUNQ är att återvecka och/eller bryta ned proteiner [26] .

IPOD ( Insoluble Protein Deposit )  är belägen nära den centrala vakuolen och innehåller orörliga aggregat av amyloidbildande proteiner. Ackumulering av dessa proteiner i IPOD kan förhindra deras interaktion med normala cellulära strukturer, så denna inkludering tros ha en skyddande funktion [26] .

Funktioner av proteiner i kroppen

Liksom andra biologiska makromolekyler (polysackarider, lipider och nukleinsyror) är proteiner väsentliga komponenter i alla levande organismer och spelar en viktig roll i celllivet. Proteiner utför metaboliska processer . De är en del av intracellulära strukturer - organeller och cytoskelett , utsöndras i det extracellulära utrymmet, där de kan fungera som en signal som överförs mellan celler , delta i hydrolysen av mat och bildandet av intercellulär substans .

Klassificeringen av proteiner enligt deras funktioner är ganska godtycklig, eftersom samma protein kan utföra flera funktioner. Ett väl studerat exempel på sådan multifunktionalitet är lysyl-tRNA-syntetas, ett enzym från klassen av aminoacyl-tRNA-syntetaser , som inte bara fäster en lysinrest till tRNA , utan också reglerar transkriptionen av flera gener [65] . Proteiner utför många funktioner på grund av deras enzymatiska aktivitet. Så enzymerna är motorproteinet myosin , de regulatoriska proteinerna av proteinkinas , transportproteinet natrium-kaliumadenosintrifosfatas , etc.

Katalytisk funktion

Den mest välkända funktionen hos proteiner i kroppen är att katalysera olika kemiska reaktioner. Enzymer är proteiner som har specifika katalytiska egenskaper, det vill säga varje enzym katalyserar en eller flera liknande reaktioner. Enzymer katalyserar reaktioner som bryter ner komplexa molekyler ( katabolism ) och syntetiserar dem ( anabolism ), inklusive DNA- replikation och reparation och RNA-mallsyntes. År 2013 har över 5000 enzymer beskrivits [66] [67] . Accelerationen av reaktionen som ett resultat av enzymatisk katalys kan vara enorm: en reaktion katalyserad av enzymet orotidin-5'-fosfatdekarboxylas, till exempel, fortskrider 10¹⁷ gånger snabbare än en okatalyserad ( halvreaktionsperioden för dekarboxylering av orotsyra är 78 miljoner år utan enzymet och 18 millisekunder med deltagande av enzymet) [68] . Molekyler som fäster vid ett enzym och förändras till följd av reaktionen kallas substrat .

Även om enzymer vanligtvis består av hundratals aminosyrarester, interagerar bara en liten del av dem med substratet, och ännu färre - i genomsnitt 3-4 aminosyrarester, ofta belägna långt ifrån varandra i den primära strukturen - är direkt involverade i katalys [ 69] . Den del av enzymmolekylen som ger substratbindning och katalys kallas det aktiva stället .

International Union of Biochemistry and Molecular Biology föreslog 1992 den slutliga versionen av den hierarkiska nomenklaturen av enzymer baserat på vilken typ av reaktioner de katalyserar [70] . Enligt denna nomenklatur ska namnen på enzymer alltid sluta på -ase och bildas från namnen på de katalyserade reaktionerna och deras substrat. Varje enzym tilldelas en individuell kod , genom vilken det är lätt att bestämma dess position i enzymhierarkin. Beroende på typen av katalyserade reaktioner är alla enzymer indelade i 6 klasser:

  • EC 1: Oxidoreduktaser som katalyserar redoxreaktioner;
  • EC 2: Transferaser som katalyserar överföringen av kemiska grupper från en substratmolekyl till en annan;
  • EC 3: Hydrolaser som katalyserar hydrolysen av kemiska bindningar;
  • EC 4: Lyaser som katalyserar brytningen av kemiska bindningar utan hydrolys för att bilda en dubbelbindning i en av produkterna;
  • EC 5: Isomeraser som katalyserar strukturella eller geometriska förändringar i substratmolekylen;
  • EC 6: Ligaser som katalyserar bildningen av kemiska bindningar mellan substrat genom hydrolys av difosfatbindningen av ATP eller liknande trifosfat.

Strukturell funktion

Cytoskelettets strukturella proteiner, som ett slags armatur, ger form åt celler och många organeller och är involverade i att ändra formen på celler. De flesta strukturella proteiner är filamentösa: aktin- och tubulinmonomerer är till exempel globulära, lösliga proteiner, men efter polymerisation bildar de långa filament som utgör cytoskelettet som gör att cellen kan behålla sin form [71] . Kollagen och elastin  är huvudkomponenterna i den intercellulära substansen i bindväv (till exempel brosk ), och hår , naglar , fågelfjädrar och vissa skal består av ett annat strukturellt protein, keratin .

Skyddsfunktion

Det finns flera typer av skyddande funktioner hos proteiner:

  1. Fysiskt skydd. Fysiskt skydd av kroppen tillhandahålls av kollagen  - ett protein som utgör grunden för den intercellulära substansen i bindväv (inklusive ben, brosk, senor och djupa lager av huden (dermis)); keratin , som utgör grunden för kåta sköldar, hår, fjädrar, horn och andra derivat av epidermis . Vanligtvis betraktas sådana proteiner som proteiner med strukturell funktion. Exempel på proteiner i denna grupp är fibrinogener och trombiner [72] , som är involverade i blodkoagulationen .
  2. Kemiskt skydd. Bindningen av toxiner till proteinmolekyler kan ge deras avgiftning. En särskilt viktig roll i människans avgiftning spelas av leverenzymer som bryter ner gifter eller omvandlar dem till en löslig form, vilket bidrar till deras snabba eliminering från kroppen [73] .
  3. Immunskydd. Proteiner som utgör blod och andra biologiska vätskor är involverade i kroppens försvarssvar mot både skada och attack av patogener . Komplementsystemproteiner och antikroppar ( immunoglobuliner ) tillhör den andra gruppen av proteiner; de neutraliserar bakterier , virus eller främmande proteiner. Antikroppar, som är en del av det adaptiva immunsystemet , fäster till ämnen, antigener , främmande för en given organism, och neutraliserar dem därigenom och leder dem till förstörelseplatserna. Antikroppar kan utsöndras i det extracellulära utrymmet eller bindas till membranen hos specialiserade B-lymfocyter som kallas plasmaceller [74] .

Regulatorisk funktion

Många processer inuti celler regleras av proteinmolekyler, som varken fungerar som energikälla eller byggmaterial för cellen. Dessa proteiner reglerar cellprogression genom cellcykeln , transkription , translation , splitsning , aktiviteten hos andra proteiner och många andra processer. Den reglerande funktionen av proteiner utförs antingen på grund av enzymatisk aktivitet (till exempel proteinkinas ) eller på grund av specifik bindning till andra molekyler. Således kan transkriptionsfaktorer , aktivatorproteiner och repressorproteiner, reglera intensiteten av gentranskription genom att binda till deras regulatoriska sekvenser. På translationsnivån regleras läsningen av många mRNA också genom tillägg av proteinfaktorer [75] .

Den viktigaste rollen i regleringen av intracellulära processer spelas av proteinkinaser och proteinfosfataser  - enzymer som aktiverar eller undertrycker aktiviteten hos andra proteiner genom att fästa till dem eller ta bort fosfatgrupper.

Signalfunktion

Proteiners signalfunktion är proteiners  förmåga att fungera som signalsubstanser, överföra signaler mellan celler, vävnader, organ och organismer. Signalfunktionen kombineras ofta med den regulatoriska funktionen, eftersom många intracellulära regulatoriska proteiner också utför signaltransduktion.

Signalfunktionen utförs av proteiner - hormoner , cytokiner , tillväxtfaktorer m.m.

Hormoner transporteras i blodet. De flesta djurhormoner är proteiner eller peptider. Bindningen av ett hormon till dess receptor är en signal som utlöser ett cellsvar. Hormoner reglerar koncentrationen av ämnen i blodet och cellerna, tillväxt, reproduktion och andra processer. Ett exempel på sådana proteiner är insulin , som reglerar koncentrationen av glukos i blodet.

Celler interagerar med varandra med hjälp av signalproteiner som överförs genom den intercellulära substansen. Sådana proteiner inkluderar till exempel cytokiner och tillväxtfaktorer.

Cytokiner är peptidsignalmolekyler. De reglerar interaktioner mellan celler, bestämmer deras överlevnad, stimulerar eller undertrycker tillväxt, differentiering , funktionell aktivitet och apoptos , säkerställer koordinationen av åtgärderna hos immun-, endokrina- och nervsystemet. Ett exempel på cytokiner är tumörnekrosfaktor , som överför inflammationssignaler mellan kroppsceller [76] .

Transportfunktion

Lösliga proteiner involverade i transport av små molekyler måste ha en hög affinitet ( affinitet ) för substratet när det är närvarande i hög koncentration och lätt kan frisättas på platser med låg substratkoncentration. Ett exempel på transportproteiner är hemoglobin , som transporterar syre från lungorna till andra vävnader och koldioxid från vävnader till lungorna, samt proteiner som är homologa med det, som finns i alla riken av levande organismer [77] .

Vissa membranproteiner är involverade i transporten av små molekyler genom cellmembranet, vilket förändrar dess permeabilitet. Lipidkomponenten i membranet är vattentät (hydrofob), vilket förhindrar diffusion av polära eller laddade (joner) molekyler. Membrantransportproteiner klassificeras vanligtvis i kanalproteiner och bärarproteiner. Kanalproteiner innehåller inre vattenfyllda porer som tillåter joner (via jonkanaler) eller vattenmolekyler (via aquaporiner) att röra sig över membranet. Många jonkanaler är specialiserade för transport av endast en jon; sålunda skiljer kalium- och natriumkanaler ofta mellan dessa liknande joner och låter endast en av dem passera [78] . Bärarproteiner binder, liksom enzymer, varje molekyl eller jon de bär och kan, till skillnad från kanaler, aktivt transportera med hjälp av energin från ATP. "Cellens kraftpaket" - ATP-syntas , som utför syntesen av ATP på grund av protongradienten , kan också tillskrivas membrantransportproteiner [79] .

Reservfunktion (reserv)

Dessa proteiner inkluderar de så kallade reservproteinerna, som lagras som en energikälla och materia i växtfrön (till exempel 7S- och 11S-globuliner) och djurägg [80] . Ett antal andra proteiner används i kroppen som en källa till aminosyror, som i sin tur är föregångare till biologiskt aktiva substanser som reglerar metaboliska processer .

Receptorfunktion

Proteinreceptorer kan hittas både i cytoplasman och inbäddade i cellmembranet . En del av receptormolekylen tar emot en signal , oftast en kemisk substans, och i vissa fall ljus, mekanisk verkan (till exempel stretching) och andra stimuli. När en signal appliceras på en viss del av molekylen - receptorproteinet - sker dess konformationsförändringar . Som ett resultat förändras konformationen av en annan del av molekylen, som överför signalen till andra cellulära komponenter. Det finns flera signaleringsmekanismer. Vissa receptorer katalyserar en specifik kemisk reaktion; andra fungerar som jonkanaler som öppnar eller stänger när en signal appliceras; ytterligare andra binder specifikt intracellulära budbärarmolekyler. I membranreceptorer ligger den del av molekylen som binder till signalmolekylen på cellytan, medan domänen som överför signalen finns inuti [81] .

Motor (motor) funktion

En hel klass av motoriska proteiner ger rörelse av kroppen, till exempel muskelsammandragning, inklusive rörelse ( myosin ), rörelse av celler i kroppen (till exempel amöboid rörelse av leukocyter ), rörelse av flimmerhår och flageller , såväl som aktiva och riktad intracellulär transport ( kinesin , dynein ). Dyneiner och kinesiner transporterar molekyler längs mikrotubuli med hjälp av ATP -hydrolys som energikälla. Dyneiner transporterar molekyler och organeller från de perifera delarna av cellen mot centrosomen , kinesiner i motsatt riktning [82] [83] . Dyneiner är också ansvariga för rörelsen av flimmerhår och flageller i eukaryoter. Cytoplasmatiska varianter av myosin kan delta i transporten av molekyler och organeller genom mikrofilament.

Proteiner i metabolism

De flesta mikroorganismer och växter kan syntetisera de 20 standardaminosyrorna , såväl som ytterligare ( icke-standardiserade ) aminosyror , såsom citrullin . Men om det finns aminosyror i miljön, sparar även mikroorganismer energi genom att transportera aminosyror in i celler och stänga av deras biosyntetiska vägar [84] .

Aminosyror som inte kan syntetiseras av djur kallas essentiella . Nyckelenzymer i biosyntetiska vägar, såsom aspartatkinas , som katalyserar det första steget i bildandet av lysin , metionin och treonin från aspartat , saknas hos djur.

Djur får huvudsakligen aminosyror från proteinerna i maten. Proteiner bryts ner under matsmältningen , vilket vanligtvis börjar med denaturering av proteinet genom att placera det i en sur miljö och hydrolysera det med enzymer som kallas proteaser . En del av aminosyrorna som erhålls från matsmältningen används för att syntetisera kroppens proteiner, medan resten omvandlas till glukos genom processen med glukoneogenes eller används i Krebs-cykeln . Användningen av protein som energikälla är särskilt viktig under svältförhållanden, när kroppens egna proteiner, särskilt muskler, fungerar som energikälla [85] . Aminosyror är också en viktig källa till kväve i kroppens näring.

Det finns inga enstaka normer för mänsklig konsumtion av proteiner. Mikrofloran i tjocktarmen syntetiserar aminosyror som inte beaktas vid sammanställning av proteinnormer.

Studiemetoder

Proteiners struktur och funktioner studeras både i renade preparat in vitro och i deras naturliga miljö i en levande organism, in vivo . Studier av rena proteiner under kontrollerade förhållanden är användbara för att bestämma deras funktioner: kinetiken för enzymkatalytisk aktivitet, relativ affinitet för olika substrat, etc. In vivo- studier av proteiner i celler eller hela organismer ger ytterligare information om var de fungerar och hur de regleras deras verksamhet [86] .

Molekylär och cellulär biologi

Metoder för molekylär och cellbiologi används vanligtvis för att studera syntesen och lokaliseringen av proteiner i cellen. En allmänt använd metod för att studera lokalisering är baserad på syntesen av ett chimärt protein i cellen , bestående av proteinet som studeras, kopplat till en "reporter", till exempel grönt fluorescerande protein (GFP) [87] . Placeringen av ett sådant protein i cellen kan ses med hjälp av ett fluorescerande mikroskop [88] . Dessutom kan proteiner visualiseras med hjälp av antikroppar som känner igen dem, som i sin tur bär en fluorescerande märkning. Ofta visualiseras kända proteiner av sådana organeller som det endoplasmatiska retikulum, Golgi-apparaten, lysosomer och vakuoler samtidigt med proteinet som studeras, vilket gör det möjligt att mer exakt bestämma lokaliseringen av proteinet som studeras [89] .

Immunhistokemiska metoder använder vanligtvis antikroppar som är konjugerade till enzymer som katalyserar bildandet av en självlysande eller färgad produkt, vilket gör det möjligt att jämföra platsen och mängden av proteinet som studeras i proverna. En mer sällsynt metod för att bestämma platsen för proteiner är jämviktsultracentrifugering av cellfraktioner i en gradient av sackaros eller cesiumklorid [90] [91] .

Slutligen är en av de klassiska metoderna immunelektronmikroskopi , som i grunden liknar immunfluorescensmikroskopi med skillnaden att ett elektronmikroskop används. Provet förbereds för elektronmikroskopi och behandlas sedan med antikroppar mot proteinet, som kopplas till ett elektrontätt material, vanligtvis guld [92] .

Med hjälp av platsriktad mutagenes kan forskare ändra aminosyrasekvensen för ett protein och följaktligen dess rumsliga struktur, placering i cellen och regleringen av dess aktivitet. Med denna metod, med hjälp av modifierade tRNA [93] , är det också möjligt att introducera artificiella aminosyror i proteinet, och konstruera proteiner med nya egenskaper [94] .

Biokemisk

För att utföra en in vitro-analys måste proteinet renas från andra cellulära komponenter. Denna process börjar vanligtvis med förstörelse av celler och produktion av ett så kallat cellextrakt . Vidare, genom centrifugering och ultracentrifugering, kan detta extrakt delas in i: en fraktion som innehåller lösliga proteiner; en fraktion som innehåller membranlipider och proteiner; och en fraktion som innehåller cellorganeller och nukleinsyror.

Proteinfällning genom utsaltning används för att separera proteinblandningar, och låter dig även koncentrera proteiner. Sedimentationsanalys ( centrifugering ) gör det möjligt att fraktionera proteinblandningar efter värdet av sedimentationskonstanten för enskilda proteiner, mätt i swedbergs (S) [95] . Olika typer av kromatografi används sedan för att isolera det eller de önskade proteinerna baserat på egenskaper som molekylvikt , laddning och affinitet [96] [97] . Dessutom kan proteiner isoleras enligt deras laddning med hjälp av elektrofokusering [98] .

För att förenkla proteinreningsprocessen används ofta genteknik , vilket möjliggör skapandet av proteinderivat som är lätta att rena utan att påverka deras strukturer eller aktiviteter. "Labels", som är små aminosyrasekvenser, såsom en kedja av 6 eller fler histidinrester , och som är fästa vid ena änden av proteinet. När extraktet av cellerna som syntetiserade det "märkta" proteinet leds genom en kromatografisk kolonn innehållande nickeljoner, binds histidin till nickel och stannar kvar på kolonnen, medan de återstående komponenterna i lysatet passerar obehindrat genom kolonnen (nickelkelatkromatografi). ). Många andra märkningar har utvecklats för att hjälpa forskare att isolera specifika proteiner från komplexa blandningar, oftast genom affinitetskromatografi [99] .

Reningsgraden av ett protein kan bestämmas om dess molekylvikt och isoelektriska punkt är kända  - med hjälp av olika typer av gelelektrofores -  eller genom att mäta enzymatisk aktivitet om proteinet är ett enzym. Masspektrometri gör det möjligt att identifiera det isolerade proteinet genom dess molekylvikt och massan av dess fragment [100] .

Ett antal metoder används för att bestämma mängden protein i ett prov [101] : biuretmetod , mikrobiuretmetoden , Bradfordmetoden , Lowrymetoden , spektrofotometrisk metod .

Proteomics

Helheten av cellproteiner kallas proteom , dess studie kallas proteomics , namngiven i analogi med genomik . De viktigaste experimentella metoderna för proteomik inkluderar:

  • 2D-elektrofores, som gör det möjligt att separera multikomponentproteinblandningar [102] ;
  • masspektrometri , som gör det möjligt att identifiera proteiner genom massan av deras ingående peptider med hög genomströmning [103] ;
  • proteinmikroarrayer , som möjliggör samtidig mätning av innehållet av ett stort antal proteiner i en cell [104] ;
  • jäst två-hybridsystem, vilket möjliggör systematisk studie av protein-protein-interaktioner [105] .

Helheten av alla biologiskt signifikanta interaktioner av proteiner i en cell kallas en interaktom [106] . Den systematiska studien av strukturen hos proteiner som representerar alla möjliga typer av tertiära strukturer kallas strukturell genomik [107] .

Strukturförutsägelse och modellering

Rumslig strukturförutsägelse med hjälp av datorprogram ( in silico ) tillåter att bygga modeller av proteiner vars struktur ännu inte har bestämts experimentellt [108] . Den mest framgångsrika typen av strukturförutsägelse, känd som homologimodellering , förlitar sig på en existerande "mall"-struktur som i aminosyrasekvens liknar proteinet som modelleras [109] . Metoder för att förutsäga den rumsliga strukturen hos proteiner används inom det framväxande området för proteingenteknik , med hjälp av vilka nya tertiära strukturer av proteiner redan har erhållits [110] . En svårare beräkningsutmaning är förutsägelsen av intermolekylära interaktioner såsom molekylär dockning och förutsägelsen av protein-proteininteraktioner [111] .

Vikning och intermolekylära interaktioner av proteiner kan modelleras med hjälp av molekylär mekanik, i synnerhet molekylär dynamik och Monte Carlo-metoden , som i allt större utsträckning drar fördel av parallell och distribuerad beräkning (till exempel Folding@home-projektet [112] ). Vikningen av små a-spiralformade proteindomäner, såsom villinproteinet [113] eller ett av HIV- proteinerna [114] , har framgångsrikt modellerats i silico . Med hjälp av hybridmetoder som kombinerar standard molekylär dynamik med kvantmekanik, studerades de elektroniska tillstånden hos det visuella pigmentet rhodopsin [115] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Ur kemisk synvinkel är alla proteiner polypeptider. Men korta, mindre än 30 aminosyrarester i längd, polypeptider, särskilt kemiskt syntetiserade sådana, kan inte kallas proteiner.
  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. upplösning, erhållen genom röntgenanalys   // Nature . - 1960. - Vol. 185 , iss. 4711 . - s. 416-422 . — PMID 18990801 .
  3. ↑ Kendrew JC, Bodo G., Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H., Phillips DC En tredimensionell modell av myoglobinmolekylen erhållen genom röntgenanalys   // Nature . - 1958. - Vol. 181 , iss. 4610 . - s. 662-666 . — PMID 13517261 .
  4. ↑ 1 2 3 Yu. A. Ovchinnikov. Bioorganisk kemi. - Moskva: Utbildning, 1987. - S. 24-26.
  5. ↑ Henry Leicester. Berzelius, Jöns Jacob // Dictionary of Scientific Biography 2. - New York: Charles Scribners söner, 1980. - S. 90-97. — ISBN 0-684-10114-9 .
  6. ↑ Danilevsky A.Ya. Biologiska och kemiska rapporter om proteinämnen (material för den kemiska konstitutionen och deras biogenes) // Fysiologisk insamling. - 1888. - T. 1 . - S. 289 .
  7. ↑ Tsvetkov L. A. § ​​38. Proteiner // Organisk kemi. Lärobok för årskurs 10. — 20:e uppl. - M . : Education , 1981. - S. 184-193. — 1 210 000 exemplar.
  8. ↑ Proteiner // Chemical Encyclopedia . - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1988.
  9. ↑ 1 2 N. H. Barton, DEG Briggs, JA Eisen. evolution . - Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2007. - S.  38 . - ISBN 978-0-87969-684-9 .
  10. ↑ Nobelföreläsning av F. Sanger . Hämtad 3 januari 2013. Arkiverad från originalet 5 januari 2013.
  11. ↑ Sanger F., Tuppy H. Aminosyrasekvensen i insulinets fenylalanylkedja. 2. Undersökningen av peptider från enzymatiska hydrolysat  // Biochem J. - 1951. - T. 49 , nr. 4 . - S. 481-490 . — PMID 14886311 .
  12. ↑ Sanger F., Thompson EO Aminosyrasekvensen i insulinets glycylkedja. II. Undersökningen av peptider från enzymhydrolysat  // 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.N., No. Komplett primär struktur av aspartataminotransferas // Dokl. USSR:s vetenskapsakademi . - 1972. - T. 207 . - S. 728-731 .
  14. ↑ Filippovich Yu.B. Proteiner och deras roll i livsprocesser // Läsbok om organisk kemi. Studiehjälp. - M . : Education , 1975. - S. 216-234 .
  15. ↑ Proteindatabank . Rutgers och UCSD. — Biologisk makromolekylär resurs. Datum för åtkomst: 26 december 2012. Arkiverad från originalet 27 december 2012.
  16. ↑ Yahav T., Maimon T., Grossman E., Dahan I., Medalia O. Kryoelektrontomografi: få insikt i cellulära processer genom strukturella tillvägagångssätt // Curr Opin Struct Biol. - 2011. - T. 21 , nr. 5 . - S. 670-677 . — PMID 21813274 .
  17. ↑ Fulton A., Isaacs W. Titin, ett enormt, elastiskt sarkomeriskt protein med en trolig roll i morfogenesen  // Bioessays. - 1991. - T. 13 , nr. 4 . - S. 157-161 . — PMID 1859393 .
  18. ↑ 1 2 3 4 H.-D. Jakubke, H. Eshkait. Kapitel 3.5 Fysikaliska och kemiska egenskaper // Aminosyror, peptider, proteiner . - Moskva: Mir, 1985. - S.  356 -363.
  19. ↑ EC 3.4.23.1 - pepsin A Pepsin A i BRENDAs informationssystem . Hämtad 18 maj 2008. Arkiverad från originalet 19 februari 2020.
  20. ↑ 1 2 A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Början av organisk kemi. Bok två 221. Hämtad 26 december 2012. Arkiverad från originalet 27 december 2012.
  21. ↑ Singer SJ Strukturen och infogningen av integrala proteiner i membran // Annu Rev Cell Biol. - 1990. - T. 6 . - S. 247-296 . — PMID 2275815 .
  22. ↑ Strayer L. Biokemi i 3 volymer. - Moskva: Mir, 1984.
  23. ↑ 1 2 Lehninger A. Biokemins grunder i 3 volymer. - Moskva: Mir, 1985.
  24. ↑ Koonin EV, Tatusov RL, Galperin MY Bortom kompletta genom: från sekvens till struktur och funktion // Curr Opin Struct Biol.. - 1998. - Vol. 8 , nr. 3 . - S. 355-363 . — PMID 9666332 .
  25. ↑ David Whitford. Proteiner: Struktur och funktion. - Wiley, 2005. - P. 41. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  26. ↑ 1 2 3 4 David Whitford. Proteiner: Struktur och funktion. - Wiley, 2005. - P. 45. - P. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  27. ↑ Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Secondary structures of polypeptide chains // Protein Physics. - Moskva: KDU, 2005. - S. 86-95. — ISBN 5-98227-065-2 .
  28. ↑ 1 2 Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Föreläsning 15 // Protein Physics. - Moskva: KDU, 2005. - S. 189-205.
  29. ↑ A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Början av organisk kemi. Book One 331. Hämtad 26 december 2012. Arkiverad från originalet 27 december 2012.
  30. ↑ Schrödinger E. Vad är liv ur fysikens synvinkel? = trans. från engelska. A.A. Malinovsky. - Moskva: RIMIS, 2009. - S. 176. - ISBN 978-5-9650-0057-9 .
  31. ↑ Volkenstein M.V. Biofysik. - Moskva: Nauka, 1988.
  32. ↑ Huber R. Konformationell flexibilitet i proteinmolekyler   // Nature . - 1979. - Vol. 280 , iss. 5723 . - s. 538-539 . — PMID 460436 .
  33. ↑ Richards FM Ytor, volymer, packning och proteinstruktur // Annu Rev Biophys Bioeng. - 1977. - T. 6 . - S. 151-176 . — PMID 326146 .
  34. ↑ Privalov P.L. Proteinstabilitet och hydrofoba interaktioner // Biofysik. - 1987. - T. 32 , nr. 5 . - S. 742-760 . — PMID 3318936 .
  35. ↑ Morozov V. N., Morozova T. Ya. Mekaniska egenskaper hos globulära proteiner // Molecular Biology. - 1983. - T. 17 , nr. 3 . - S. 577-586 . — PMID 6877232 .
  36. ↑ Doster W., Cusack S., Petry W. Dynamisk övergång av myoglobin avslöjad av oelastisk neutronspridning   // Nature . - 1989. - Vol. 337 , utg. 6209 . - s. 754-756 . — PMID 2918910 .
  37. ↑ Parak F., Frolov EN, Mössbauer RL, Goldanskii VI Dynamics of metmyoglobin crystals researched 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. Stokastisk dynamik och elektron-konformationella interaktioner i proteiner // Biofysik. - 1985. - T. 30 , nr. 3 . - S. 517-526 . — PMID 3896324 .
  39. ↑ 1 2 3 Spirin A. S. Kapitel II. Budbärar-RNA och den genetiska koden // Molekylärbiologi. Strukturen av ribosomen och proteinbiosyntesen. - Moskva: Högre skola, 1986. - S. 9-16.
  40. ↑ Benjamin Lewin. Gener VIII . - Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004. - ISBN 0131439812 .
  41. ↑ Dobson CM Naturen och betydelsen av proteinveckning // Proteinvikningsmekanismer  / Smärta RH. — 2:a. — 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 .  (inte tillgänglig länk)
  43. ↑ Welker M., von Döhren H. Cyanobakteriella peptider — naturens egen kombinatoriska biosyntes // FEMS Microbiol Rev. - 2006. - T. 30 , nr. 4 . - S. 530-563 . — PMID 16774586 .
  44. ↑ Wilken J., Kent SB Kemisk proteinsyntes // Curr Opin Biotechnol. - 1998. - T. 9 , nr. 4 . - S. 412-426 . — PMID 9720266 .
  45. ↑ Dawson PE, Kent SB Syntes av naturliga proteiner genom kemisk ligering  // Annu Rev Biochem. - 2000. - T. 69 . - S. 923-960 . — PMID 10966479 .
  46. ↑ Jones DT Protein sekundär struktur förutsägelse baserad på positionsspecifika poängmatriser // J Mol Biol. - 1999. - T. 292 , nummer. 2 . - S. 195-202 . — PMID 10493868 .
  47. ↑ Jensen ON Tolka proteinspråket med hjälp av proteomik // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2006. - Vol. 7 , nummer. 6 . - S. 391-403 . — PMID 16723975 .
  48. ↑ Demartino GN, Gillette TG Proteasomer: maskiner av alla  skäl  // Cell . - Cell Press , 2007. - Vol. 129 , iss. 4 . - s. 659-662 . — PMID 17512401 .
  49. ↑ Walsh G., Jefferis R. Post-translationella modifieringar i samband med terapeutiska proteiner  // Nature Biotechnology  . - Nature Publishing Group , 2006. - Vol. 24 , iss. 10 . - P. 1241-1252 . — PMID 17033665 .
  50. ↑ Rosenbaum, J. Cytoskeleton: funktioner för tubulinmodifieringar till sist  // Curr Biol  : journal  . - 2000. - Vol. 10 . - s. 801-803 . - doi : 10.1016/S0960-9822(00)00767-3 . — PMID 11084355 .
  51. ↑ Bronner C., Chataigneau T., Schini-Kerth VB, Landry Y. "Epigenetic Code Replication Machinery", ECREM: ett lovande drogbart mål för det epigenetiska cellminnet // Curr Med Chem. - 2007. - T. 14 , nr. 25 . - S. 2629-2641 . — PMID 17979715 .
  52. ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J., et al. Kapitel 12. Intracellulära kompartment och proteinsortering // Cellens molekylärbiologi. 4:e upplagan . — New York: Garland Science, 2002.
  53. ↑ Hegde RS, Bernstein HD Komplexiteten hos överraskande signalsekvenser // Trends Biochem Sci. - 2006. - T. 31 , nr. 10 . - S. 563-571 . — PMID 16919958 .
  54. ↑ Saraogi I., Shan SO Molekylär mekanism för co-translationell proteininriktning av signaligenkänningspartikeln // Traffic. - T. 12 , nej. 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-edged sword   // Science . - 2004. - Vol. 306 , utg. 5698 . - P. 990-995 . — PMID 15528435 .
  57. ↑ Anfinsen CB- principer som styr veckningen av proteinkedjor   // Vetenskap . - 1973. - Vol. 181 , iss. 4096 . - S. 223-230 . — PMID 4124164 . Nobelföreläsning. Författaren, tillsammans med Stanford Moore och William Stein, fick Nobelpriset i kemi för "studiet av ribonukleas, i synnerhet förhållandet mellan aminosyrasekvensen hos ett enzym och dess biologiskt aktiva konformation."
  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 De små värmechockproteinerna och deras roll i mänskliga sjukdomar  // FEBS J. - 2005. - Vol. 272 , nr. 11 . - S. 2613-2627 . — PMID 15943797 .
  60. ↑ Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). Nomenklaturkommittén för International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB) . Datum för åtkomst: 29 december 2012. Arkiverad från originalet den 5 januari 2013.
  61. ↑ 1 2 Lodish H, Berk A, Matsudaira P., Kaiser CA, Krieger M., Scott MP, Zipursky SL, Darnell J. Kapitel 3 // Molecular cell biology. — 5:a. - New York: WH Freeman och CO, 2004. - s. 66-72. — ISBN 0-7167-4366-3 .
  62. ↑ 1 2 Sorokin A. V., Kim E. R., Ovchinnikov L. P. Proteasome system of protein degradation and processing  // Advances in Biological Chemistry. - 2009. - T. 49 . - S. 3-76 . Arkiverad från originalet den 7 oktober 2013.
  63. ↑ 1 2 3 Farrugia G., Balzan R. Oxidativ stress och programmerad celldöd i jäst // Front Oncol. - 2012. - Vol. 2 , nummer. 64 . — doi : 10.3389/fonc.2012.00064 . — PMID 22737670 .
  64. ↑ Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Felveckade proteiner fördelar sig mellan två distinkta kvalitetskontrollavdelningar   // Nature . - 2008. - Vol. 454 , utg. 7208 . - P. 1088-1095 . - doi : 10.1038/nature07195 . — PMID 18756251 .
  65. ↑ Yannay-Cohen N., Razin E. Translation och transkription: den dubbla funktionaliteten av LysRS i mastceller // Mol Cells. - 2006. - T. 22 , nr. 2 . - S. 127-132 . — PMID 17085962 .
  66. ↑ ENZYME Enzymnomenklaturdatabas . Hämtad 25 april 2013. Arkiverad från originalet 28 april 2013.
  67. ↑ Bairoch A. ENZYME-databasen 2000  // Nucleic Acids Res. - 2000. - T. 28 , nr. 1 . - S. 304-305 . — PMID 10592255 .
  68. ↑ Radzicka A., Wolfenden R. Ett skickligt enzym  (engelska)  // Science. - 1995. - Vol. 267 , utg. 5194 . - S. 90-93 . — PMID 7809611 .
  69. ↑ Den katalytiska platsatlasen vid European Bioinformatics Institute . Hämtad 28 september 2007. Arkiverad från originalet 20 juni 2013.
  70. ↑ Nomenklatur för enzymer på webbplatsen för International Union of Biochemistry and Molecular Biology . Hämtad 25 april 2013. Arkiverad från originalet 28 april 2013.
  71. ↑ Erickson HP Evolution of the cytoskeleton  // Bioessays. - 2007. - T. 29 , nr. 7 . - S. 668-677 . — PMID 17563102 .
  72. ↑ Wolberg AS Trombingenerering och fibrinkagelstruktur // Blood Rev. - 2007. - T. 21 , nr. 3 . - S. 131-142 . — PMID 17208341 .
  73. ↑ Ya. Kolman, K.-G. Rem. Visuell biokemi. - Moskva: Mir, 2000. - S. 308-309.
  74. ↑ Li J., Barreda DR, Zhang YA, Boshra H., Gelman AE, Lapatra S., Tort L., Sunyer JO B-lymfocyter från tidiga ryggradsdjur har potenta fagocytiska och mikrobicida förmågor // Nat Immunol. - 2006. - Vol. 7 , nummer. 10 . - S. 1116-1124 . — PMID 16980980 .
  75. ↑ Hinnebusch AG Translationell reglering av GCN4 och den allmänna aminosyrakontrollen av jäst // Annu Rev Microbiol. - 2005. - T. 59 . - S. 407-450 . — PMID 16153175 .
  76. ↑ Poveshchenko A.F., Abramov V.V., Kozlov V.V. Cytokiner är faktorer för neuroendokrin reglering // Advances in Physiological Sciences. - 2007. - T. 38 , nr. 3 . - S. 40-46 .
  77. ↑ Wittenberg JB. På optima: fallet med myoglobinförenklad syrediffusion. Gen. 2007 15 augusti 398(1-2):156-161.
  78. ↑ Driessen AJ, Nouwen N. Proteintranslokation över det bakteriella cytoplasmiska membranet. Annu Rev Biochem. 2007 13 december [Epub före tryckning]
  79. ↑ Drory O., Nelson N. The emerging structure of vacuolar ATPases  (engelska)  // Physiology (Bethesda) .. - 2006. - Vol. 21 . - s. 317-325 .
  80. ↑ Eliot M. Hermana och Brian A. Larkins. Proteinlagringskroppar och vakuoler  // Växtcellen. - 1999. - T. 11 . - S. 601-613 .
  81. ↑ Dupré DJ, Hébert T.E. Biosyntes och trafficking av sju transmembranreceptorsignaleringskomplex. cellsignal. 2006;18(10):1549-1559
  82. ↑ Karp G. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments, fjärde upplagan, pp. 346-358. John Wiley and Sons, Hoboken, NJ. 2005.
  83. ↑ Schroer, Trina A. Dynactin. Årlig översyn av cell- och utvecklingsbiologi. 2004 20, 759-779. PMID 15473859
  84. ↑ Voet D, Voet JG. Biochemistry Vol 1 3:e upplagan, Hoboken, NJ (2004).
  85. ↑ Brosnan J. Interorgan aminosyratransport och dess reglering  // J  Nutr : journal. - 2003. - Vol. 133 , nr. 6 Smidig 1 . - P. 2068S-72S . — PMID 12771367 .
  86. ↑ David Whitford. Proteiner: struktur och funktion . - Wiley, 2005. - S.  313 . - S. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  87. ↑ Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK Fluorescerande proteiner som biomarkörer och biosensorer: kastar färgljus på molekylära och cellulära processer  //  Current Protein & Peptide Science: journal. - 2008. - Vol. 9 , nej. 4 . - s. 338-369 . - doi : 10.2174/138920308785132668 . — PMID 18691124 .
  88. ↑ Yuste R. Fluorescensmikroskopi idag  // Nature Methods  : journal  . - 2005. - Vol. 2 , nr. 12 . - P. 902-904 . - doi : 10.1038/nmeth1205-902 . — PMID 16299474 .
  89. ↑ Margolin W. Grönt fluorescerande protein som reporter för makromolekylär lokalisering i bakterieceller   // Metoder (San Diego, Kalifornien ) : journal. - 2000. - Vol. 20 , nej. 1 . - S. 62-72 . - doi : 10.1006/meth.1999.0906 . — PMID 10610805 .
  90. ↑ Walker JH, Wilson K. Principer och tekniker för praktisk biokemi  . - Cambridge, Storbritannien: Cambridge University Press , 2000. - S. 287-289. — ISBN 0-521-65873-X .
  91. ↑ Osterman L. A. Metoder för studier av proteiner och nukleinsyror: Elektrofores och ultracentrifugering (praktisk guide). - M . : "Nauka", 1981. - S. 240-263. — 288 sid.
  92. ↑ Mayhew TM, Lucocq JM Utveckling av cellbiologi för kvantitativ immunelektronmikroskopi baserad på tunna sektioner: en översikt  //  Histochemistry and Cell Biology : journal. - 2008. - Vol. 130 , nr. 2 . - s. 299-313 . - doi : 10.1007/s00418-008-0451-6 . — PMID 18553098 .
  93. ↑ Hohsaka T., Sisido M. Inkorporering av icke-naturliga aminosyror i proteiner  //  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. Skräddarsy nya enzymfunktioner genom rationell omdesign  //  Current Opinion in Structural Biology: journal. - Elsevier , 2000. - Vol. 10 , nej. 4 . - S. 405-410 . - doi : 10.1016/S0959-440X(00)00106-8 . — PMID 10981626 .
  95. ↑ Colea JL, Hansenb JC "Analytisk ultracentrifugering som ett samtida biomolekylärt forskningsverktyg" // J. Biomol. Techn. V 10. 1999. S. 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. Kromatografi av proteiner och nukleinsyror. - Moskva, 1985.
  98. ↑ Hey J., Posch A., Cohen A., Liu N., Harbers A. Fraktionering av komplexa proteinblandningar genom isoelektrisk fokusering i vätskefas  //  Methods in Molecular Biology : journal. - 2008. - Vol. 424 . - S. 225-239 . — ISBN 978-1-58829-722-8 . - doi : 10.1007/978-1-60327-064-9_19 . — PMID 18369866 .
  99. ↑ Terpe K. Översikt över tagproteinfusioner: från molekylära och biokemiska grunder till kommersiella system   // Tillämpad mikrobiologi och bioteknik : journal. - Springer , 2003. - Vol. 60 , nej. 5 . - s. 523-533 . - doi : 10.1007/s00253-002-1158-6 . — PMID 12536251 .
  100. ↑ N. A. Ponkin. Vad heter du, masspektrometri? Arkivkopia daterad 4 mars 2016 på Wayback Machine -webbplatsen för All-Russian Mass Spectrometric Society
  101. ↑ Redaktör: John M. Walker. Handboken för proteinprotokoll . - 3. - Springer. - S. 3-69. - 1985 sid. — (Springer Protocols Handbooks). - ISBN 978-1-60327-474-6 . Arkiverad kopia (inte tillgänglig länk) . Hämtad 29 september 2017. Arkiverad från originalet 18 augusti 2016. 
  102. ↑ Görg A., Weiss W., Dunn MJ Current two-dimensional electrophoresis technology for proteomics  //  Proteomics : journal. - 2004. - Vol. 4 , nr. 12 . - P. 3665-3685 . - doi : 10.1002/pmic.200401031 . — PMID 15543535 .
  103. ↑ Conrotto P, Souchelnytskyi S. Proteomiska tillvägagångssätt i biologiska och medicinska vetenskaper: principer och tillämpningar // Exp Oncol.. - Vol. 30 , nr. 3 . - S. 171-180 . — PMID 18806738 .
  104. ↑ Joos T., Bachmann J. Proteinmikroarrayer: potentialer och begränsningar   // Frontiers in Bioscience : journal. — Frontiers in Bioscience, 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 . - s. 302-312 . - doi : 10.1093/bfgp/elm035 . — PMID 18218650 . Arkiverad från originalet den 15 april 2013. Arkiverad kopia (inte tillgänglig länk) . Hämtad 1 januari 2013. Arkiverad från originalet 15 april 2013. 
  106. ↑ Plewczyński D., Ginalski K. Interaktomen: att förutsäga protein-protein-interaktionerna i celler  //  Cellular & Molecular Biology Letters : journal. - 2009. - Vol. 14 , nr. 1 . - S. 1-22 . - doi : 10.2478/s11658-008-0024-7 . — PMID 18839074 .
  107. ↑ Zhang C., Kim SH Översikt över strukturell genomik: från struktur till funktion  //  Current Opinion in Chemical Biology: journal. - Elsevier , 2003. - Vol. 7 , nr. 1 . - S. 28-32 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00015-7 . — PMID 12547423 .
  108. ↑ Zhang Y. Framsteg och utmaningar i förutsägelse av proteinstruktur  //  Current Opinions in Structural Biology: journal. - 2008. - Vol. 18 , nr. 3 . - s. 342-348 . - doi : 10.1016/j.sbi.2008.02.004 . — PMID 18436442 .
  109. ↑ Xiang Z. Framsteg inom homologiproteinstrukturmodellering  //  Current Protein and Peptide Science. - 2006. - Vol. 7 , nr. 3 . - S. 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 precision  //  Science : journal. - 2003. - Vol. 302 , nr. 5649 . - P. 1364-1368 . - doi : 10.1126/science.1089427 . - . — PMID 14631033 .
  111. ↑ Ritchie DW Nya framsteg och framtida riktningar inom protein-protein dockning  //  Current Protein and Peptide Science: journal. - 2008. - Vol. 9 , nej. 1 . - S. 1-15 . - doi : 10.2174/138920308783565741 . — PMID 18336319 .
  112. ↑ Scheraga HA, Khalili M., Liwo A. Proteinveckningsdynamik: översikt över molekylära simuleringstekniker  // Annual Review of Physical  Chemistry : journal. - 2007. - Vol. 58 . - S. 57-83 . - doi : 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614 . - . — PMID 17034338 .
  113. ↑ Zagrovic B., Snow CD, Shirts MR, Pande VS Simulering av veckning av ett litet alfa-spiralformat protein i atomistisk detalj med hjälp av världsomspännande beräkningar  //  Journal of Molecular Biology : journal. - 2002. - Vol. 323 , nr. 5 . - P. 927-937 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00997-X . — PMID 12417204 .
  114. ↑ Herges T., Wenzel W. I silico- vikning av ett protein med tre spiraler och karakterisering av dess frienergilandskap i ett kraftfält av alla atomer  // Physical Review Letters  : journal  . - 2005. - Vol. 94 , nr. 1 . — S. 018101 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.94.018101 . - . — 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  (engelska)  // Journal of the American Chemical Society : journal. - 2006. - Vol. 128 , nr. 33 . - P. 10808-10818 . doi : 10.1021 / ja062082i . — PMID 16910676 .

Litteratur

  • Alberts B., Bray D., Lewis J. et al. Molecular biology of the cell. I 3 volymer. - M .: Mir, 1994. - ISBN 5-03-001986-3 .
  • Lehninger A. Fundamentals of biochemistry. I 3 volymer. — M .: Mir, 1985.
  • Strayer L. Biochemistry. I 3 volymer. — M .: Mir, 1984.

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk