Egern

Proteiner ( proteiner , polypeptider [1] ) er højmolekylære organiske stoffer bestående af alfa - aminosyrer forbundet i en kæde med en peptidbinding . I levende organismer er aminosyresammensætningen af ​​proteiner bestemt af den genetiske kode ; i de fleste tilfælde bruges 20 standardaminosyrer i syntesen . Mange af deres kombinationer skaber proteinmolekyler med en lang række egenskaber. Derudover gennemgår aminosyrerester i proteiner ofte post-translationelle modifikationer ., som kan forekomme før proteinet begynder at udføre sin funktion, og under dets "arbejde" i cellen. Ofte i levende organismer danner flere molekyler af forskellige proteiner komplekse komplekser, såsom det fotosyntetiske kompleks .

Funktionerne af proteiner i cellerne i levende organismer er mere forskellige end funktionerne af andre biopolymerer  - polysaccharider og DNA . Således katalyserer enzymproteiner forløbet af biokemiske reaktioner og spiller en vigtig rolle i stofskiftet. Nogle proteiner har en strukturel eller mekanisk funktion, der danner et cytoskelet , der bevarer cellernes form. Proteiner spiller også en nøglerolle i cellesignalsystemer , i immunresponset og i cellecyklussen .

Proteiner er en vigtig del af dyrs og menneskers ernæring (hovedkilder: kød, fjerkræ, fisk, mælk, nødder, bælgfrugter, korn; i mindre grad: grøntsager, frugter, bær og svampe), da alle essentielle aminosyrer og dele skal komme med proteinfødevarer. Under fordøjelsen nedbryder enzymer indtaget proteiner til aminosyrer, som bruges til at biosyntetisere kroppens egne proteiner eller nedbrydes yderligere til energi .

Bestemmelsen af ​​aminosyresekvensen af ​​det første protein, insulin  , ved proteinsekventering bragte Frederick Sanger Nobelprisen i kemi i 1958 . De første tredimensionelle strukturer af hæmoglobin- og myoglobinproteiner blev opnået ved henholdsvis røntgendiffraktion af Max Perutz og John Kendrew i slutningen af ​​1950'erne [2] [3] , som de modtog Nobelprisen i kemi for i 1962 .

Studiehistorie

Protein blev først opnået (i form af gluten ) i 1728 af italieneren Jacopo Bartolomeo Beccari fra hvedemel. Proteiner blev identificeret som en separat klasse af biologiske molekyler i det 18. århundrede som et resultat af den franske kemiker Antoine de Fourcroix og andre videnskabsmænds arbejde, hvor proteiners egenskab til at koagulere ( denaturere ) under påvirkning af varme eller syrer var bemærket . Proteiner som albumin ("æggehvide"), fibrin (et protein fra blodet ) og gluten fra hvedekorn blev undersøgt på det tidspunkt .

I begyndelsen af ​​det 19. århundrede blev der allerede opnået nogle oplysninger om grundstofsammensætningen af ​​proteiner, det var kendt, at aminosyrer dannes under hydrolyse af proteiner . Nogle af disse aminosyrer (f.eks . glycin og leucin ) er allerede blevet karakteriseret. Den hollandske kemiker Gerrit Mulder , baseret på analysen af ​​den kemiske sammensætning af proteiner, hypotese, at næsten alle proteiner har en lignende empirisk formel . I 1836 foreslog Mulder den første model for proteiners kemiske struktur. Baseret på teorien om radikaler kom han efter adskillige afklaringer til den konklusion, at den minimale strukturelle enhed af et protein har følgende sammensætning: C 40 H 62 N 10 O 12 . Han kaldte denne enhed for "protein" (Pr) (fra det græske protos - først, primær ), og teorien - "proteinteori" [4] . Selve udtrykket "protein" blev foreslået af den svenske kemiker Jacob Berzelius [5] . Ifølge Mulders ideer består hvert protein af flere proteinenheder, svovl og fosfor . For eksempel foreslog han at skrive fibrinformlen som 10PrSP. Mulder studerede også nedbrydningsprodukterne af proteiner - aminosyrer, og for en af ​​dem ( leucin ) bestemte han med en lille fejlmargin molekylvægten - 131 dalton . Efterhånden som nye data om proteiner akkumulerede, begyndte proteinteorien at blive kritiseret, men på trods af dette blev den stadig betragtet som almindeligt accepteret indtil slutningen af ​​1850'erne.

I slutningen af ​​det 19. århundrede blev de fleste af de aminosyrer, der udgør proteiner, undersøgt. I slutningen af ​​1880'erne. Den russiske videnskabsmand A. Ya. Danilevsky bemærkede eksistensen af ​​peptidgrupper (CO-NH) i proteinmolekylet [6] [7] . I 1894 fremsatte den tyske fysiolog Albrecht Kossel en teori om, at aminosyrer er de vigtigste strukturelle elementer i proteiner [8] . I begyndelsen af ​​det 20. århundrede beviste den tyske kemiker Emil Fischer eksperimentelt, at proteiner består af aminosyrerester forbundet med peptidbindinger . Han udførte også den første analyse af aminosyresekvensen af ​​et protein og forklarede fænomenet proteolyse .

Proteinernes centrale rolle i organismer blev dog først anerkendt i 1926 , hvor den amerikanske kemiker James Sumner (senere Nobelprisen i kemi) viste, at enzymet urease er et protein [9] .

Vanskeligheden ved at isolere rene proteiner gjorde det vanskeligt at studere dem. Derfor blev de første undersøgelser udført med de polypeptider, der let kunne renses i store mængder, dvs. blodproteiner, hønseæg, forskellige toksiner og fordøjelses-/metaboliske enzymer frigivet efter slagtning. I slutningen af ​​1950'erne, Armour Hot Dog Co. var i stand til at rense et kilogram bovin bugspytkirtel -ribonuklease A , som er blevet et forsøgsobjekt for mange undersøgelser.

Ideen om, at den sekundære struktur af proteiner er resultatet af dannelsen af ​​hydrogenbindinger mellem aminosyrerester, blev fremsat af William Astbury i 1933 , men Linus Pauling betragtes som den første videnskabsmand, der med succes var i stand til at forudsige proteiners sekundære struktur. Senere ydede Walter Kauzman , afhængig af Kai Linnerström-Langs arbejde , et væsentligt bidrag til at forstå lovene for dannelsen af ​​den tertiære struktur af proteiner og rollen af ​​hydrofobe interaktioner i denne proces . I slutningen af ​​1940'erne og begyndelsen af ​​1950'erne udviklede Frederick Sanger en proteinsekventeringsmetode , hvormed han bestemte aminosyresekvensen af ​​to insulinkæder i 1955 [10] [11] [12] , hvilket viste, at proteiner er lineære polymerer af aminosyrer, og ikke forgrenede (som i nogle sukkerarter ) kæder, kolloider eller cykloler . Det første protein, hvis aminosyresekvens blev etableret af sovjetiske/russiske videnskabsmænd, var aspartataminotransferase i 1972 [13] [14] .

De første rumlige strukturer af proteiner opnået ved røntgendiffraktion (røntgenstrukturanalyse) blev kendt i slutningen af ​​1950'erne og begyndelsen af ​​1960'erne, og strukturer opdaget ved hjælp af kernemagnetisk resonans  i 1980'erne. Proteindatabanken indeholdt i 2012 omkring 87.000 proteinstrukturer [15] .

I det 21. århundrede er studiet af proteiner flyttet til et kvalitativt nyt niveau, når ikke kun individuelle oprensede proteiner studeres, men også den samtidige ændring i antallet og post-translationelle modifikationer af et stort antal proteiner i individuelle celler , væv eller hele organismer. Dette område af biokemi kaldes proteomics . Ved hjælp af bioinformatiske metoder blev det muligt ikke kun at behandle røntgendiffraktionsdata , men også at forudsige strukturen af ​​et protein baseret på dets aminosyresekvens. I øjeblikket nærmer kryoelektronmikroskopi af store proteinkomplekser og forudsigelsen af ​​de rumlige strukturer af proteindomæner ved hjælp af computerprogrammer atomnøjagtighed [16] .

Egenskaber

Størrelse

Størrelsen af ​​et protein kan måles i antallet af aminosyrerester eller i daltons ( molekylvægt ), men på grund af molekylets relativt store størrelse udtrykkes proteinets masse i afledte enheder - kilodalton (kDa). Gærproteiner består i gennemsnit af 466 aminosyrerester og har en molekylvægt på 53 kDa. Det største protein, der i øjeblikket er kendt, titin  , er en bestanddel af muskelsarkomerer ; molekylvægten af ​​dets forskellige varianter (isoformer) varierer fra 3000 til 3700 kDa. Titinet i soleusmusklen ( lat. soleus ) hos et menneske består af 38.138 aminosyrer [17] .  

For at bestemme molekylvægten af ​​proteiner anvendes metoder som gelfiltrering , polyacrylamidgelelektroforese , massespektrometrisk analyse , sedimentationsanalyse og andre [18] .

Fysiske og kemiske egenskaber

Amfoterisk

Proteiner er amfotere, det vil sige, afhængigt af forholdene, udviser de både sure og basiske egenskaber. Proteiner indeholder flere typer kemiske grupper, der er i stand til at ionisere i en vandig opløsning: carboxylrester i sidekæderne af sure aminosyrer ( asparaginsyre og glutaminsyre ) og nitrogenholdige grupper i sidekæderne af basiske aminosyrer (primært ε- aminogruppen af ​​lysin og amidinresten CNH (NH 2 ) arginin , i noget mindre omfang - imidazolresten af ​​histidin ) . Hvert protein er karakteriseret ved et isoelektrisk punkt (pI) - surhedsgraden af ​​mediet ( pH ), ved hvilken den samlede elektriske ladning af molekylerne i dette protein er nul, og de derfor ikke bevæger sig i et elektrisk felt (f.eks. under elektroforese ). Ved det isoelektriske punkt er proteinhydrering og opløselighed minimal. pI-værdien afhænger af forholdet mellem sure og basiske aminosyrerester i proteinet: i proteiner, der indeholder mange sure aminosyrerester, ligger de isoelektriske punkter i den sure region (sådanne proteiner kaldes sure), og i proteiner, der indeholder mere basiske rester , i den alkaliske region (basisproteiner). Et givet proteins pI-værdi kan også variere afhængigt af ionstyrken og typen af ​​bufferopløsning, hvori det er placeret, da neutrale salte påvirker ioniseringsgraden af ​​proteinets kemiske grupper. Et proteins pI kan for eksempel bestemmes ud fra en titreringskurve eller ved isoelektrisk fokusering [18] .

Generelt afhænger pI af et protein af den funktion, det udfører: det isoelektriske punkt for de fleste proteiner i hvirveldyrs væv varierer fra 5,5 til 7,0, men i nogle tilfælde ligger værdierne i ekstreme områder: for eksempel for pepsin  , et proteolytisk enzym af en stærkt sur mavesaft pI ~ 1 [19] , og for salmin, et protaminprotein fra laksemælk , hvor et kendetegn er et højt indhold af arginin, pI ~ 12. Proteiner der binder sig til nukleinsyrer pga. elektrostatisk interaktion med fosfatgrupper er ofte hovedproteinerne. Eksempler på sådanne proteiner er histoner og protaminer.

Opløselighed

Proteiner adskiller sig i deres grad af opløselighed i vand. Vandopløselige proteiner kaldes albuminer og omfatter blod- og mælkeproteiner. Uopløselige eller scleroproteiner omfatter for eksempel keratin (proteinet, der udgør hår, pattedyrshår, fuglefjer osv.) og fibroin , som er en del af silke og spindelvæv [20] . Et proteins opløselighed bestemmes ikke kun af dets struktur, men af ​​eksterne faktorer såsom opløsningsmidlets beskaffenhed, ionstyrke og opløsningens pH [18] .

Proteiner er også opdelt i hydrofile og hydrofobe . Hydrofile omfatter de fleste af proteinerne i cytoplasmaet , kernen og det intercellulære stof , herunder uopløseligt keratin og fibroin . De fleste af de proteiner, der udgør biologiske membraner , er hydrofobe, dvs. integrale membranproteiner, der interagerer med hydrofobe membranlipider [21] (disse proteiner har som regel også hydrofile områder).

Denaturering

Proteindenaturering refererer til enhver ændring i dets biologiske aktivitet og/eller fysisk-kemiske egenskaber forbundet med tabet af en kvaternær , tertiær eller sekundær struktur (se afsnittet "Proteinstruktur"). Som regel er proteiner ret stabile under de forhold (temperatur, pH, etc.), hvor de normalt fungerer i kroppen [9] . En skarp ændring i disse forhold fører til proteindenaturering. Afhængigt af arten af ​​denatureringsmidlet skelnes der mellem mekanisk (stærk omrøring eller rystning), fysisk (opvarmning, afkøling, bestråling, sonikering ) og kemisk ( syrer og baser , overfladeaktive stoffer , urinstof ) denaturering [18] .

Proteindenaturering kan være fuldstændig eller delvis, reversibel eller irreversibel. Det mest berømte tilfælde af irreversibel proteindenaturering i hverdagen er tilberedningen af ​​et hønseæg, når det vandopløselige transparente protein ovalbumin under påvirkning af høj temperatur bliver tæt, uopløseligt og uigennemsigtigt. Denaturering er i nogle tilfælde reversibel, som i tilfælde af udfældning af vandopløselige proteiner med ammoniumsalte (udsaltningsmetoden), og denne metode bruges som en måde at rense dem på [22] .

Struktur

Proteinmolekyler er lineære polymerer bestående af α-L-aminosyrerester (som er monomerer ), og proteiner kan også indeholde modificerede aminosyrerester og ikke-aminosyrekomponenter. Et eller tre bogstavsforkortelser bruges til at betegne aminosyrer i den videnskabelige litteratur. Selvom det ved første øjekast kan se ud til, at brugen af ​​"kun" 20 typer aminosyrer i de fleste proteiner begrænser mangfoldigheden af ​​proteinstrukturer, kan antallet af varianter faktisk næppe overvurderes: for en kæde på 5 aminosyrerester, det er allerede mere end 3 millioner, og en kæde på 100 aminosyrerester (lille protein) kan præsenteres i mere end 10.130 varianter. Kæder med en længde på fra 2 til flere titusinder af aminosyrerester kaldes ofte peptider , med en højere grad af polymerisation - proteiner , selvom denne opdeling er meget betinget.

Når et protein dannes, som et resultat af interaktionen af ​​α-carboxylgruppen (-COOH) i en aminosyre med α-aminogruppen (-NH 2 ) i en anden aminosyre, dannes peptidbindinger . Enderne af proteinet kaldes N- og C-terminalen, afhængig af hvilken af ​​grupperne i den terminale aminosyrerest, der er fri: henholdsvis -NH 2 eller -COOH. Ved proteinsyntese på ribosomet er den første (N-terminale) aminosyrerest sædvanligvis en methioninrest , og efterfølgende rester er knyttet til C-terminalen af ​​den foregående.

Organisationsniveauer

K. Lindström-Lang foreslog at skelne mellem 4 niveauer af strukturel organisering af proteiner: primære , sekundære , tertiære og kvaternære strukturer. Selvom denne opdeling er noget forældet, bliver den fortsat brugt [4] . Den primære struktur (sekvens af aminosyrerester) af et polypeptid er bestemt af strukturen af ​​dets gen og genetiske kode , mens højere ordens strukturer dannes under proteinfoldning [23] . Selvom den rumlige struktur af et protein som helhed er bestemt af dets aminosyresekvens, er det ret labilt og kan afhænge af eksterne forhold, så det er mere korrekt at tale om den foretrukne eller mest energimæssigt gunstige proteinkonformation [4] .

Primær struktur

Den primære struktur er sekvensen af ​​aminosyrerester i polypeptidkæden. Den primære struktur af et protein beskrives sædvanligvis ved hjælp af en eller tre bogstavsbetegnelser for aminosyrerester.

Vigtige træk ved den primære struktur er konservative motiver  - stabile kombinationer af aminosyrerester, der udfører en specifik funktion og findes i mange proteiner. Konservative motiver bevares under arternes udvikling ; de gør det ofte muligt at forudsige funktionen af ​​et ukendt protein [24] . Ifølge graden af ​​homologi (lighed) af aminosyresekvenserne af proteiner fra forskellige organismer, kan man estimere den evolutionære afstand mellem de taxaer , som disse organismer tilhører.

Den primære struktur af et protein kan bestemmes ved hjælp af proteinsekventeringsmetoder eller ud fra den primære struktur af dets mRNA ved hjælp af en genetisk kodetabel.

Sekundær struktur

Den sekundære struktur er en lokal rækkefølge af et fragment af en polypeptidkæde, stabiliseret af hydrogenbindinger . Nedenfor er de mest almindelige typer af sekundær proteinstruktur [23] :

  • α-helixer  er tætte spoler omkring molekylets lange akse. En omgang er 3,6 aminosyrerester, helix-pitch er 0,54 nm [25] ( 0,15 nm pr. aminosyrerest ). Helixen er stabiliseret af hydrogenbindinger mellem H- og O-peptidgrupper adskilt af 4 enheder. Selvom α-helixen enten kan være venstrehåndet eller højrehåndet, dominerer højrehåndet i proteiner. Spiralen brydes af elektrostatiske interaktioner af glutaminsyre , lysin , arginin . Asparagin- , serin- , threonin- og leucinrester placeret tæt på hinanden kan sterisk interferere med helixdannelse, prolinrester forårsager kædebøjning og bryder også a-helixer;
  • β-sheets ( foldede lag ) er flere zigzag polypeptidkæder, hvori der dannes hydrogenbindinger mellem relativt fjerne (0,34 nm pr. aminosyrerest [26] ) aminosyrer i den primære struktur eller forskellige proteinkæder (i stedet for tæt placeret, som i α-helixen). Disse strenge er sædvanligvis rettet med deres N-terminaler i modsatte retninger (anti-parallel orientering) eller i samme retning (parallel β-struktur). Det er også muligt at have en blandet β-struktur bestående af parallelle og antiparallelle β-strukturer [27] . For dannelsen af ​​β-sheets er de små størrelser af sidegrupperne af aminosyrer vigtige, sædvanligvis dominerer glycin og alanin ;
  • π-helixer ;
  • 3 10 - spiraler;
  • uordnede fragmenter.
Tertiær struktur

Tertiær struktur - den rumlige struktur af polypeptidkæden. Strukturelt består den af ​​sekundære strukturelementer stabiliseret af forskellige typer af interaktioner, hvor hydrofobe interaktioner spiller en vigtig rolle. I stabiliseringen af ​​den tertiære struktur deltager:

  • kovalente bindinger (mellem to cysteinrester -  disulfidbroer ) ;
  • ionbindinger mellem modsat ladede sidegrupper af aminosyrerester;
  • hydrogenbindinger;
  • hydrofobe interaktioner. Når det interagerer med omgivende vandmolekyler, folder proteinmolekylet sig, så de ikke-polære sidegrupper af aminosyrer isoleres fra den vandige opløsning; polære hydrofile sidegrupper vises på overfladen af ​​molekylet.

Undersøgelser af principperne for proteinfoldning har vist, at det er bekvemt at udskille endnu et niveau mellem niveauet af sekundær struktur og den atomare rumlige struktur - foldningsmotivet (arkitektur, strukturelt motiv). Foldemotivet bestemmes af det gensidige arrangement af sekundære strukturelementer (α-helixer og β-strenge) inden for proteindomænet  , en kompakt kugle, der kan eksistere enten alene eller være en del af et større protein sammen med andre domæner. Overvej for eksempel et af de karakteristiske motiver for proteinstruktur. Det kugleformede protein vist til højre, triosephosphat-isomerase , har et foldemotiv kaldet en α/β-cylinder: 8 parallelle β-strenge danner en β-cylinder i en anden cylinder med 8 α-spiraler. Et sådant motiv findes i omkring 10 % af proteinerne [28] .

Foldemotiver er kendt for at være ret konserverede og forekommer i proteiner, der hverken har funktionelle eller evolutionære relationer. Definitionen af ​​foldemotiver ligger til grund for den fysiske eller rationelle klassificering af proteiner (såsom CATH eller SCOP) [28] .

For at bestemme den rumlige struktur af et protein, anvendes metoder til røntgendiffraktionsanalyse, kernemagnetisk resonans og nogle typer mikroskopi.

Kvartær struktur

Kvaternær struktur (eller underenhed, domæne ) - den gensidige indretning af flere polypeptidkæder som en del af et enkelt proteinkompleks. Proteinmolekyler, der udgør et protein med en kvaternær struktur, dannes separat på ribosomer og danner først efter afslutningen af ​​syntesen en fælles supramolekylær struktur. Et protein med en kvaternær struktur kan indeholde både identiske og forskellige polypeptidkæder. De samme typer af interaktioner deltager i stabiliseringen af ​​den kvaternære struktur som i stabiliseringen af ​​den tertiære. Supramolekylære proteinkomplekser kan bestå af snesevis af molekyler.

Klassificering efter strukturtype

Ifølge den generelle type struktur kan proteiner opdeles i tre grupper:

  1. Fibrillære proteiner  - danner polymerer, deres struktur er normalt meget regelmæssig og understøttes hovedsageligt af interaktioner mellem forskellige kæder. De danner mikrofilamenter , mikrotubuli , fibriller, understøtter strukturen af ​​celler og væv. Fibrillære proteiner omfatter keratin og kollagen .
  2. Kugleformede proteiner  er vandopløselige, den generelle form af molekylet er mere eller mindre sfærisk.
  3. Membranproteiner  - har domæner, der krydser cellemembranen , men dele af dem rager ud fra membranen ind i det intercellulære miljø og cellens cytoplasma. Membranproteiner udfører receptorernes funktion , det vil sige, de udfører signaltransmission og giver også transmembrantransport af forskellige stoffer. Transporterproteiner er specifikke, hver af dem tillader kun bestemte molekyler eller en bestemt type signal at passere gennem membranen.

Simple og komplekse proteiner

Udover peptidkæder omfatter mange proteiner også ikke-aminosyregrupper, og efter dette kriterium opdeles proteiner i to store grupper – simple og komplekse proteiner (proteider). Simple proteiner består kun af polypeptidkæder, komplekse proteiner indeholder også ikke-aminosyre- eller protetiske grupper. Afhængigt af den kemiske natur af protesegrupperne skelnes følgende klasser blandt komplekse proteiner [20] :

Proteinbiofysik

Fysiske egenskaber af et protein i en celle, under hensyntagen til vandskallen og mængden af ​​makromolekylerer meget komplekse. Til fordel for hypotesen om et protein som et ordnet "krystallignende system" - en "aperiodisk krystal" [30] [31]  - fremgår af data fra røntgendiffraktionsanalyse (op til en opløsning på 1 ångstrøm ) [32] , høj pakningstæthed [33] , kooperativitet af processens denaturering [34] og andre fakta [35] .

Til fordel for en anden hypotese, om væskelignende egenskaber af proteiner i processer af intraglobulære bevægelser (model af begrænset hop eller kontinuerlig diffusion ), vidner eksperimenter om neutronspredning [36] , Mössbauer-spektroskopi [37] [38] .

Syntese

Biosyntese

Universel metode: ribosomal syntese

Proteiner syntetiseres af levende organismer ud fra aminosyrer baseret på information kodet i gener . Hvert protein består af en unik sekvens af aminosyrerester, som bestemmes af nukleotidsekvensen af ​​det gen, der koder for dette protein. Den genetiske kode er en måde at oversætte nukleotidsekvensen af ​​DNA (via RNA) til aminosyresekvensen af ​​en polypeptidkæde. Denne kode bestemmer overensstemmelsen mellem tre-nukleotidsektioner af RNA, kaldet kodoner , og visse aminosyrer, der er inkluderet i proteinet: AUG-nukleotidsekvensen svarer for eksempel til methionin . Da DNA består af fire typer nukleotider , er det samlede antal mulige kodoner 64; og da der bruges 20 aminosyrer i proteiner, er mange aminosyrer specificeret af mere end én kodon. Tre kodoner er ubetydelige: de tjener som signaler til at stoppe syntesen af ​​polypeptidkæden og kaldes terminatorkodoner eller stopkodoner [39] .

Proteinkodende gener transskriberes først til messenger RNA ( mRNA ) nukleotidsekvens af RNA polymerase enzymer . I det overvældende flertal af tilfælde syntetiseres proteinerne fra levende organismer på ribosomer  , multikomponent molekylære maskiner til stede i cytoplasma af celler. Processen med syntese af en polypeptidkæde ved hjælp af et ribosom på en mRNA-skabelon kaldes translation [39] .

Ribosomal proteinsyntese er grundlæggende den samme i prokaryoter og eukaryoter , men adskiller sig i nogle detaljer. Således kan mRNA fra prokaryoter læses af ribosomer ind i aminosyresekvensen af ​​proteiner umiddelbart efter transkription eller endda før dens færdiggørelse [40] . Hos eukaryoter skal det primære transkript dog først gennemgå en række modifikationer og bevæge sig ind i cytoplasmaet (til ribosomernes placering), før translationen kan begynde. Hastigheden af ​​proteinsyntese er højere hos prokaryoter og kan nå 20 aminosyrer pr. sekund [41] .

Selv før translationen begynder, binder aminoacyl-tRNA-syntetaseenzymer specifikt aminosyrer til deres respektive transfer-RNA (tRNA). En sektion af tRNA, kaldet en anticodon, kan parre komplementært med en mRNA-kodon og derved sikre, at den aminosyrerest, der er knyttet til tRNA'et, er inkluderet i polypeptidkæden i overensstemmelse med den genetiske kode.

Under den indledende fase af translation, initiering, genkendes initieringskodonen (normalt methionin) af den lille underenhed af ribosomet, hvortil et aminoacyleret methionin-tRNA er knyttet ved hjælp af proteininitieringsfaktorer. Efter genkendelse af startkodonet slutter den store underenhed sig til den lille underenhed af ribosomet, og det andet trin af translation begynder - forlængelse. Ved hvert trin af ribosomet fra 5'- til 3'-enden af ​​mRNA'et aflæses et codon ved at danne hydrogenbindinger mellem det og det komplementære anticodon af transfer-RNA'et, hvortil den tilsvarende aminosyrerest er knyttet . Dannelsen af ​​en peptidbinding mellem den sidste aminosyrerest af det voksende peptid og den aminosyrerest, der er knyttet til tRNA'et, katalyseres af ribosomalt RNA ( rRNA ), som danner peptidyltransferasecentret i ribosomet. Dette center placerer nitrogen- og carbonatomerne i en position, der er gunstig for reaktionen. Det tredje og sidste trin af translation, terminering , sker, når ribosomet når stopkodonet, hvorefter proteintermineringsfaktorerne hydrolyserer bindingen mellem det sidste tRNA og polypeptidkæden og stopper dets syntese. I ribosomer syntetiseres proteiner altid fra N-terminalen til C-terminalen [39] .

Nonribosomal syntese

I lavere svampe og nogle bakterier er en yderligere (ikke-ribosomal eller multienzymatisk) metode til biosyntese af peptider kendt som regel med lille og usædvanlig struktur. Syntesen af ​​disse peptider, sædvanligvis sekundære metabolitter , udføres af et proteinkompleks med høj molekylvægt, NRS-syntase, uden direkte involvering af ribosomer. NRS-syntase består normalt af flere domæner eller individuelle proteiner, der udvælger aminosyrer, danner en peptidbinding og frigiver det syntetiserede peptid. Tilsammen udgør disse domæner et modul. Hvert modul sikrer inklusion af én aminosyre i det syntetiserede peptid. NRS-syntaser kan således være sammensat af et eller flere moduler. Nogle gange inkluderer disse komplekser et domæne, der er i stand til at isomerisere L-aminosyrer (normal form) til D-formen [42] [43] .

Kemisk syntese

Korte proteiner kan syntetiseres kemisk ved hjælp af organiske syntesemetoder såsom kemisk ligering [44] . Oftest sker den kemiske syntese af et peptid i retningen fra C-terminalen til N-terminalen, i modsætning til biosyntese på ribosomer. Korte immunogene peptider ( epitoper ) opnås ved kemisk syntese, som derefter injiceres i dyr for at opnå specifikke antistoffer eller hybridomer . Derudover bruges denne metode også til at opnå inhibitorer af visse enzymer [45] . Kemisk syntese gør det muligt at indføre aminosyrerester i proteiner, som ikke findes i almindelige proteiner, for eksempel dem med fluorescerende mærker knyttet til sidekæderne . Kemiske metoder til proteinsyntese har en række begrænsninger: de er ineffektive, når proteinlængden er mere end 300 aminosyrerester, kunstigt syntetiserede proteiner kan have en forkert tertiær struktur, og de mangler karakteristiske post-translationelle modifikationer (se nedenfor).

Post-translationel modifikation

Efter translationen er afsluttet, gennemgår de fleste proteiner yderligere kemiske modifikationer, som kaldes post-translationelle modifikationer [46] . Mere end to hundrede varianter af post-translationelle modifikationer af proteiner er kendte [47] .

Post-translationelle modifikationer kan regulere levetiden af ​​proteiner i cellen, deres enzymatiske aktivitet og interaktioner med andre proteiner. I nogle tilfælde er post-translationelle modifikationer et obligatorisk stadium af proteinmodning, ellers viser det sig at være funktionelt inaktivt. For eksempel er begrænset proteolyse af polypeptidkæden nødvendig under modningen af ​​insulin og nogle andre hormoner, og under modningen af ​​plasmamembranproteiner er glycosylering nødvendig .

Post-translationelle modifikationer kan være både udbredte og sjældne, op til unikke. Et eksempel på en universel modifikation er ubiquitinering (binding til et protein af en kæde af flere molekyler af et kort ubiquitinprotein), som tjener som et signal for spaltningen af ​​dette protein af proteasomet [48] . En anden almindelig modifikation er glycosylering - det antages, at omkring halvdelen af ​​humane proteiner er glycosylerede [49] . Sjældne modifikationer omfatter tyrosinering/detyrosinering og polyglycylering af tubulin [50] .

Det samme protein kan gennemgå adskillige modifikationer. Således kan histoner (proteiner, der udgør eukaryotisk kromatin ) under forskellige betingelser gennemgå mere end 150 forskellige modifikationer [51] .

Post-translationelle modifikationer er opdelt i:

Livscyklus

Intracellulær transport og sortering

Proteiner syntetiseret i cytoplasmaet af eukaryote celler skal transporteres til forskellige celleorganeller : kernen , mitokondrier , endoplasmatisk retikulum (ER), Golgi-apparat , lysosomer osv., og nogle proteiner skal ind i det ekstracellulære miljø [52] . For at komme ind i en bestemt del af cellen skal proteinet have et specifikt mærke. I de fleste tilfælde er en sådan markør en del af aminosyresekvensen af ​​selve proteinet (lederpeptid eller proteinsignalsekvens ), men i nogle tilfælde fungerer oligosaccharider post-translationelt knyttet til proteinet som en markør [53] .

Transporten af ​​proteiner ind i ER udføres efterhånden som de syntetiseres, da ribosomerne syntetiserer proteiner med en signalsekvens for ER "sætter sig ned" på specielle proteiner på dens ydre membran [54] . Fra EPR til Golgi-apparatet og derfra til lysosomerne og til den ydre membran eller til det ekstracellulære miljø kommer proteiner ind ved vesikulær transport . Proteiner med et nuklear lokaliseringssignal kommer ind i kernen gennem nukleare porer . Proteiner med de tilsvarende signalsekvenser trænger ind i mitokondrier og kloroplaster gennem specifikke proteintranslokatorporer med deltagelse af chaperoner .

Strukturvedligeholdelse og nedbrydning

At opretholde den korrekte rumlige struktur af proteiner er afgørende for deres normale funktion. Fejlfoldning af proteiner, der fører til deres aggregering, kan være forårsaget af mutationer, oxidation , stresstilstande eller globale ændringer i cellefysiologi. Proteinaggregering er et karakteristisk tegn på aldring . Proteinfejlfoldning menes at forårsage eller forværre sygdomme som cystisk fibrose , lysosomal opbevaringssygdomsåvel som neurodegenerative lidelser ( Alzheimers , Huntingtons og Parkinsons sygdomme ) [55] .

I evolutionsprocessen har celler udviklet fire hovedmekanismer til at modvirke proteinaggregering. De første to - genfoldning (genfoldning) ved hjælp af chaperoner og spaltning med proteaser - findes både i bakterier og i højere organismer. Autofagi og akkumulering af fejlfoldede proteiner i specifikke ikke-membranorganeller er karakteristiske for eukaryoter [26] [56] .

Chaperones

Proteiners evne til at genoprette den korrekte tredimensionelle struktur efter denaturering gjorde det muligt at fremsætte den hypotese, at al information om den endelige struktur af et protein er indeholdt i dets aminosyresekvens. Teorien er nu generelt accepteret, at den stabile konformation af et protein har et minimum af fri energi sammenlignet med andre mulige konformationer af dette polypeptid [57] .

Der er en gruppe proteiner i celler, hvis funktion er at sikre den korrekte foldning af andre proteiner efter deres syntese på ribosomet, genoprettelse af strukturen af ​​proteiner efter deres beskadigelse og dannelse og dissociation af proteinkomplekser. Disse proteiner kaldes chaperoner . Koncentrationen af ​​mange chaperoner i cellen stiger med en kraftig stigning i omgivelsestemperaturen, så de tilhører Hsp-gruppen ( varmechokproteiner ) [ 58] .  Betydningen af ​​chaperonernes normale funktion for kroppens funktion kan illustreres ved eksemplet med den α- krystallinske chaperon , som er en del af den menneskelige øjelinse . Mutationer i dette protein fører til uklarhed af linsen på grund af proteinaggregering og som et resultat til grå stær [59] .

Proteolyse

Hvis den tertiære struktur af proteiner ikke kan genoprettes, ødelægges de af cellen. Enzymer, der nedbryder proteiner, kaldes proteaser. I henhold til angrebsstedet for substratmolekylet er proteolytiske enzymer opdelt i endopeptidaser og exopeptidaser:

  • Endopeptidaser eller proteinaser spalter peptidbindinger i en peptidkæde. De genkender og binder korte peptidsekvenser af substrater og hydrolyserer relativt specifikt bindinger mellem visse aminosyrerester.
  • Exopeptidaser hydrolyserer peptider fra enderne af kæden: aminopeptidaser fra N-terminalen, carboxypeptidaser fra C-terminalen. Endelig spalter dipeptidaser kun dipeptider .

Ifølge katalysemekanismen skelner International Union for Biochemistry and Molecular Biology adskillige klasser af proteaser, blandt dem serinproteaser , asparaginproteaser , cysteinproteaser og metalloproteaser [60] .

En speciel type protease er proteasomet , en stor multisubunit-protease, der er til stede i kernen og cytoplasmaet af eukaryoter , archaea og nogle bakterier [61] [62] .

For at et målprotein kan spaltes af proteasomet, skal det mærkes ved at knytte et lille ubiquitinprotein til det . Ubiquitin-additionsreaktionen katalyseres af enzymerne ubiquitin-ligaser . Vedhæftning af det første ubiquitin-molekyle til proteinet tjener som et signal for ligaser til yderligere at vedhæfte ubiquitin-molekyler. Som et resultat er en polyubiquitinkæde knyttet til proteinet, som binder til proteasomet og giver spaltning af målproteinet [61] [62] . Generelt kaldes dette system ubiquitin-afhængig proteinnedbrydning. Nedbrydning af 80-90% af intracellulære proteiner sker med deltagelse af proteasomet.

Proteinnedbrydning i peroxisomer er vigtig for mange cellulære processer, herunder cellecyklussen , reguleringen af ​​genekspression og responsen på oxidativt stress .

Autofagi

Autofagi er processen med nedbrydning af langlivede biomolekyler, især proteiner, såvel som organeller i lysosomer (i pattedyr) eller vakuoler (i gær). Autofagi ledsager den vitale aktivitet af enhver normal celle, men manglen på næringsstoffer, tilstedeværelsen af ​​beskadigede organeller i cytoplasmaet og endelig tilstedeværelsen af ​​delvist denaturerede proteiner og deres aggregater i cytoplasmaet kan tjene som incitamenter til at forbedre autofagi processer i cytoplasmaet. celler [63] .

Der er tre typer autofagi: mikroautofagi, makroautofagi og chaperonafhængig autofagi.

Ved mikroautofagi optages makromolekyler og fragmenter af cellemembraner af lysosomet. På den måde kan cellen fordøje proteiner, når der mangler energi eller byggemateriale (for eksempel ved sult). Men processerne med mikroautofagi forekommer også under normale forhold og er generelt vilkårlige. Nogle gange fordøjes organeller også under mikroautofagi; Således er mikroautofagi af peroxisomer og delvis mikroautofagi af kerner, hvor cellen forbliver levedygtig, blevet beskrevet i gær [63] .

I makroautofagi er en region af cytoplasmaet (ofte indeholdende nogle organeller) omgivet af et membranrum svarende til cisternen i det endoplasmatiske reticulum. Som et resultat er dette område adskilt fra resten af ​​cytoplasmaet af to membraner. Disse to-membranorganeller kaldes autofagosomer. Autophagosomer smelter sammen med lysosomer og danner autophagolysosomer, hvor organellerne og resten af ​​indholdet af autophagosomerne fordøjes. Tilsyneladende er makroautofagi også ikke-selektiv, selvom det ofte understreges, at cellen ved hjælp af den kan slippe af med "udløbne" organeller (mitokondrier, ribosomer osv.) [63] .

Den tredje type autofagi er chaperonafhængig. Med denne metode sker den rettede transport af delvist denaturerede proteiner fra cytoplasmaet gennem lysosommembranen ind i dens hulrum, hvor de fordøjes. Denne type autofagi, der kun er beskrevet hos pattedyr, er induceret af stress [56] .

JUNQ og IPOD

Under stressforhold, når en eukaryot celle ikke kan klare ophobningen af ​​et stort antal denaturerede proteiner, kan de sendes til en af ​​to typer midlertidige organeller - JUNQ og IPOD[64] .

JUNQ ( JUxta  Nuclear Quality Control Compartment ) er forbundet med den ydre side af kernemembranen og indeholder ubiquitinerede proteiner, der hurtigt kan passere ind i cytoplasmaet, samt chaperoner og proteasomer. Den foreslåede funktion af JUNQ er at genfolde og/eller nedbryde proteiner [26] .

IPOD ( Insoluble Protein Deposit )  er placeret nær den centrale vakuole og indeholder immobile aggregater af amyloiddannende proteiner. Akkumulering af disse proteiner i IPOD kan forhindre deres interaktion med normale cellulære strukturer, så denne inklusion menes at have en beskyttende funktion [26] .

Funktioner af proteiner i kroppen

Ligesom andre biologiske makromolekyler (polysaccharider, lipider og nukleinsyrer) er proteiner essentielle komponenter i alle levende organismer og spiller en vigtig rolle i cellelivet. Proteiner udfører metaboliske processer . De er en del af intracellulære strukturer - organeller og cytoskelet , udskilles i det ekstracellulære rum, hvor de kan fungere som et signal transmitteret mellem celler , deltage i hydrolyse af mad og dannelse af intercellulært stof .

Klassificeringen af ​​proteiner efter deres funktioner er ret vilkårlig, da det samme protein kan udføre flere funktioner. Et velundersøgt eksempel på en sådan multifunktionalitet er lysyl-tRNA-syntetase, et enzym fra klassen af ​​aminoacyl-tRNA-syntetaser , som ikke kun binder en lysinrest til tRNA , men også regulerer transkriptionen af ​​flere gener [65] . Proteiner udfører mange funktioner på grund af deres enzymatiske aktivitet. Så enzymerne er motorproteinet myosin , de regulatoriske proteiner af proteinkinase , transportproteinet natrium-kalium adenosin triphosphatase osv.

Katalytisk funktion

Den mest velkendte funktion af proteiner i kroppen er at katalysere forskellige kemiske reaktioner. Enzymer er proteiner, der har specifikke katalytiske egenskaber, det vil sige, at hvert enzym katalyserer en eller flere lignende reaktioner. Enzymer katalyserer reaktioner, der nedbryder komplekse molekyler ( katabolisme ) og syntetiserer dem ( anabolisme ), herunder DNA- replikation og reparation og RNA-skabelonsyntese. I 2013 er over 5000 enzymer blevet beskrevet [66] [67] . Accelerationen af ​​reaktionen som følge af enzymatisk katalyse kan være enorm: en reaktion katalyseret af enzymet orotidin-5'-phosphat decarboxylase, for eksempel, forløber 10¹⁷ gange hurtigere end en ukatalyseret (halvreaktionsperioden for decarboxylering af orotsyre er 78 millioner år uden enzymet og 18 millisekunder med deltagelse af enzymet) [68] . Molekyler, der binder sig til et enzym og ændrer sig som følge af reaktionen, kaldes substrater .

Selvom enzymer normalt består af hundredvis af aminosyrerester, interagerer kun en lille del af dem med substratet, og endnu færre - i gennemsnit 3-4 aminosyrerester, ofte placeret langt fra hinanden i den primære struktur - er direkte involveret i katalyse [ 69] . Den del af enzymmolekylet, der giver substratbinding og katalyse, kaldes det aktive sted .

International Union of Biochemistry and Molecular Biology foreslog i 1992 den endelige version af den hierarkiske nomenklatur af enzymer baseret på den type reaktioner, de katalyserer [70] . Ifølge denne nomenklatur skal navnene på enzymer altid ende på -ase og dannes ud fra navnene på de katalyserede reaktioner og deres substrater. Hvert enzym tildeles en individuel kode , hvorved det er let at bestemme dets position i enzymhierarkiet. I henhold til typen af ​​katalyserede reaktioner er alle enzymer opdelt i 6 klasser:

  • EC 1: Oxidoreduktaser , der katalyserer redoxreaktioner;
  • EC 2: Transferaser , der katalyserer overførslen af ​​kemiske grupper fra et substratmolekyle til et andet;
  • EC 3: Hydrolaser , der katalyserer hydrolysen af ​​kemiske bindinger;
  • EC 4: Lyaser , der katalyserer brydning af kemiske bindinger uden hydrolyse for at danne en dobbeltbinding i et af produkterne;
  • EC 5: Isomeraser , der katalyserer strukturelle eller geometriske ændringer i substratmolekylet;
  • EC 6: Ligaser , der katalyserer dannelsen af ​​kemiske bindinger mellem substrater ved hydrolyse af diphosphatbindingen af ​​ATP eller et lignende triphosphat.

Strukturel funktion

Cytoskelettets strukturelle proteiner, som en slags armatur, giver form til celler og mange organeller og er involveret i at ændre formen på celler. De fleste strukturelle proteiner er filamentøse: aktin- og tubulinmonomerer er for eksempel kugleformede, opløselige proteiner, men efter polymerisation danner de lange filamenter, der udgør cytoskelettet, der gør det muligt for cellen at bevare sin form [71] . Kollagen og elastin  er hovedkomponenterne i det intercellulære stof i bindevæv (for eksempel brusk ) , og hår , negle , fuglefjer og nogle skaller består af et andet strukturelt protein, keratin .

Beskyttelsesfunktion

Der er flere typer af beskyttende funktioner af proteiner:

  1. Fysisk beskyttelse. Fysisk beskyttelse af kroppen er leveret af kollagen  - et protein, der danner grundlaget for det intercellulære stof i bindevæv (inklusive knogler, brusk, sener og dybe lag af huden (dermis)); keratin , som danner grundlaget for liderlige skjolde, hår, fjer, horn og andre derivater af epidermis . Normalt betragtes sådanne proteiner som proteiner med strukturel funktion. Eksempler på proteiner fra denne gruppe er fibrinogener og trombiner [72] , som er involveret i blodkoagulation .
  2. Kemisk beskyttelse. Bindingen af ​​toksiner til proteinmolekyler kan give deres afgiftning. En særlig vigtig rolle i menneskelig afgiftning spilles af leverenzymer , der nedbryder giftstoffer eller omdanner dem til en opløselig form, hvilket bidrager til deres hurtige eliminering fra kroppen [73] .
  3. Immunbeskyttelse. Proteiner, der udgør blod og andre biologiske væsker, er involveret i kroppens forsvarsreaktion på både skader og angreb fra patogener . Komplementsystemproteiner og antistoffer ( immunoglobuliner ) tilhører den anden gruppe af proteiner ; de neutraliserer bakterier , vira eller fremmede proteiner. Antistoffer, som er en del af det adaptive immunsystem , binder sig til stoffer, antigener , fremmede for en given organisme, og neutraliserer dem derved og dirigerer dem til ødelæggelsesstederne. Antistoffer kan udskilles i det ekstracellulære rum eller blive knyttet til membranerne af specialiserede B-lymfocytter kaldet plasmaceller [74] .

Regulatorisk funktion

Mange processer inde i celler er reguleret af proteinmolekyler, som hverken tjener som energikilde eller byggemateriale for cellen. Disse proteiner regulerer celleprogression gennem cellecyklussen , transkription , translation , splejsning , aktiviteten af ​​andre proteiner og mange andre processer. Proteiners regulatoriske funktion udføres enten på grund af enzymatisk aktivitet (for eksempel proteinkinase ) eller på grund af specifik binding til andre molekyler. Således kan transkriptionsfaktorer , aktivatorproteiner og repressorproteiner regulere intensiteten af ​​gentranskription ved at binde til deres regulatoriske sekvenser. På translationsniveau reguleres læsningen af ​​mange mRNA'er også ved tilsætning af proteinfaktorer [75] .

Den vigtigste rolle i reguleringen af ​​intracellulære processer spilles af proteinkinaser og proteinphosphataser  - enzymer, der aktiverer eller undertrykker aktiviteten af ​​andre proteiner ved at binde sig til dem eller fjerne fosfatgrupper.

Signalfunktion

Proteiners signalfunktion er proteiners  evne til at fungere som signalstoffer, der overfører signaler mellem celler, væv, organer og organismer. Signalfunktionen er ofte kombineret med den regulatoriske funktion, da mange intracellulære regulatoriske proteiner også udfører signaltransduktion.

Signalfunktionen udføres af proteiner - hormoner , cytokiner , vækstfaktorer mv.

Hormoner transporteres i blodet. De fleste animalske hormoner er proteiner eller peptider. Bindingen af ​​et hormon til dets receptor er et signal, der udløser en cellerespons. Hormoner regulerer koncentrationen af ​​stoffer i blodet og celler, vækst, reproduktion og andre processer. Et eksempel på sådanne proteiner er insulin , som regulerer koncentrationen af ​​glukose i blodet.

Celler interagerer med hinanden ved hjælp af signalproteiner, der overføres gennem det intercellulære stof. Sådanne proteiner indbefatter for eksempel cytokiner og vækstfaktorer.

Cytokiner er peptidsignalmolekyler. De regulerer interaktioner mellem celler, bestemmer deres overlevelse, stimulerer eller undertrykker vækst, differentiering , funktionel aktivitet og apoptose , sikrer koordineringen af ​​virkningerne af immunsystemet, det endokrine system og nervesystemet. Et eksempel på cytokiner er tumornekrosefaktor , som overfører inflammationssignaler mellem kropsceller [76] .

Transportfunktion

Opløselige proteiner involveret i transport af små molekyler skal have en høj affinitet ( affinitet ) for substratet, når det er til stede i høj koncentration og let frigives på steder med lav substratkoncentration. Et eksempel på transportproteiner er hæmoglobin , som transporterer ilt fra lungerne til andre væv og kuldioxid fra væv til lungerne, samt proteiner, der er homologe med det, som findes i alle riger af levende organismer [77] .

Nogle membranproteiner er involveret i transporten af ​​små molekyler gennem cellemembranen, hvilket ændrer dens permeabilitet. Lipidkomponenten i membranen er vandtæt (hydrofob), hvilket forhindrer diffusion af polære eller ladede (ioner) molekyler. Membrantransportproteiner klassificeres almindeligvis i kanalproteiner og bærerproteiner. Kanalproteiner indeholder indre vandfyldte porer, der tillader ioner (via ionkanaler) eller vandmolekyler (via aquaporiner) at bevæge sig hen over membranen. Mange ionkanaler er specialiserede til transport af kun én ion; derfor skelner kalium- og natriumkanaler ofte mellem disse lignende ioner og tillader kun én af dem at passere [78] . Bæreproteiner binder, ligesom enzymer, hvert molekyle eller ion, de bærer, og i modsætning til kanaler kan de aktivt transportere ved hjælp af energien fra ATP. "Cellens kraftcenter" - ATP-syntase , som udfører syntesen af ​​ATP på grund af protongradienten , kan også tilskrives membrantransportproteiner [79] .

Reserve (reserve) funktion

Disse proteiner omfatter de såkaldte reserveproteiner, der lagres som energi- og stofkilde i plantefrø (f.eks. 7S- og 11S-globuliner) og dyreæg [80] . En række andre proteiner bruges i kroppen som en kilde til aminosyrer, som igen er forløbere for biologisk aktive stoffer, der regulerer metaboliske processer .

Receptorfunktion

Proteinreceptorer kan findes både i cytoplasmaet og indlejret i cellemembranen . En del af receptormolekylet modtager et signal , oftest et kemisk stof, og i nogle tilfælde lys, mekanisk påvirkning (for eksempel strækning) og andre stimuli. Når et signal påføres en bestemt del af molekylet - receptorproteinet - sker dets konformationsændringer . Som et resultat ændres konformationen af ​​en anden del af molekylet, som transmitterer signalet til andre cellulære komponenter. Der er flere signaleringsmekanismer. Nogle receptorer katalyserer en specifik kemisk reaktion; andre tjener som ionkanaler, der åbner eller lukker, når et signal påføres; atter andre binder specifikt intracellulære messenger-molekyler. I membranreceptorer er den del af molekylet, der binder til signalmolekylet, placeret på celleoverfladen, mens domænet, der transmitterer signalet, er inde i [81] .

Motor (motor) funktion

En hel klasse af motoriske proteiner sørger for bevægelse af kroppen, for eksempel muskelsammentrækning, inklusive bevægelse ( myosin ), bevægelse af celler i kroppen (f.eks. amøboid bevægelse af leukocytter ), bevægelse af cilia og flageller , samt aktive og rettet intracellulær transport ( kinesin , dynein ). Dyneiner og kinesiner transporterer molekyler langs mikrotubuli ved hjælp af ATP - hydrolyse som energikilde. Dyneiner transporterer molekyler og organeller fra de perifere dele af cellen mod centrosomet , kinesiner i den modsatte retning [82] [83] . Dyneiner er også ansvarlige for bevægelsen af ​​cilia og flageller i eukaryoter. Cytoplasmatiske varianter af myosin kan deltage i transporten af ​​molekyler og organeller gennem mikrofilamenter.

Proteiner i stofskiftet

De fleste mikroorganismer og planter kan syntetisere de 20 standard aminosyrer såvel som yderligere ( ikke-standard ) aminosyrer, såsom citrullin . Men hvis der er aminosyrer i miljøet, sparer selv mikroorganismer energi ved at transportere aminosyrer ind i celler og slukke for deres biosyntetiske veje [84] .

Aminosyrer, der ikke kan syntetiseres af dyr, kaldes essentielle . Nøgleenzymer i biosyntetiske veje, såsom aspartatkinase , som katalyserer det første trin i dannelsen af ​​lysin , methionin og threonin fra aspartat , er fraværende i dyr.

Dyr får hovedsageligt aminosyrer fra proteinerne i deres mad. Proteiner nedbrydes under fordøjelsen , som normalt begynder med denatureringen af ​​proteinet ved at placere det i et surt miljø og hydrolysere det med enzymer kaldet proteaser . Nogle af aminosyrerne opnået fra fordøjelsen bruges til at syntetisere kroppens proteiner, mens resten omdannes til glukose gennem processen med glukoneogenese eller bruges i Krebs-cyklussen . Brugen af ​​protein som energikilde er især vigtig under sultforhold, hvor kroppens egne proteiner, især muskler, tjener som energikilde [85] . Aminosyrer er også en vigtig kilde til nitrogen i kroppens ernæring.

Der er ingen entydige normer for menneskeligt forbrug af proteiner. Mikrofloraen i tyktarmen syntetiserer aminosyrer, der ikke tages i betragtning ved udarbejdelse af proteinnormer.

Undersøgelsesmetoder

Strukturen og funktionerne af proteiner studeres både i rensede præparater in vitro og i deres naturlige miljø i en levende organisme, in vivo . Undersøgelser af rene proteiner under kontrollerede forhold er nyttige til at bestemme deres funktioner: kinetik af enzymkatalytisk aktivitet, relativ affinitet til forskellige substrater osv. In vivo undersøgelser af proteiner i celler eller hele organismer giver yderligere information om, hvor de fungerer, og hvordan de reguleres deres aktivitet [86] .

Molekylær og cellulær biologi

Metoder til molekylær- og cellebiologi bruges normalt til at studere syntesen og lokaliseringen af ​​proteiner i cellen. En meget brugt metode til at studere lokalisering er baseret på syntesen af ​​et kimært protein i cellen , bestående af det undersøgte protein, forbundet med en "reporter", for eksempel grønt fluorescerende protein (GFP) [87] . Placeringen af ​​et sådant protein i cellen kan ses ved hjælp af et fluorescerende mikroskop [88] . Derudover kan proteiner visualiseres ved hjælp af antistoffer, der genkender dem, som igen bærer et fluorescerende mærke. Ofte visualiseres kendte proteiner af sådanne organeller som det endoplasmatiske retikulum, Golgi-apparatet, lysosomer og vakuoler samtidigt med det undersøgte protein, hvilket gør det muligt mere præcist at bestemme lokaliseringen af ​​det undersøgte protein [89] .

Immunhistokemiske metoder bruger sædvanligvis antistoffer, der er konjugeret til enzymer, der katalyserer dannelsen af ​​et selvlysende eller farvet produkt, hvilket gør det muligt at sammenligne placeringen og mængden af ​​det undersøgte protein i prøverne. En mere sjælden metode til at bestemme placeringen af ​​proteiner er ligevægts - ultracentrifugering af cellefraktioner i en gradient af saccharose eller cæsiumchlorid [90] [91] .

Endelig er en af ​​de klassiske metoder immunelektronmikroskopi , som grundlæggende ligner immunfluorescensmikroskopi med den forskel, at der anvendes et elektronmikroskop. Prøven forberedes til elektronmikroskopi og behandles derefter med antistoffer mod proteinet, som er koblet til et elektrontæt materiale, normalt guld [92] .

Ved hjælp af stedstyret mutagenese kan forskere ændre aminosyresekvensen af ​​et protein og følgelig dets rumlige struktur, placering i cellen og reguleringen af ​​dets aktivitet. Ved hjælp af denne metode, ved hjælp af modificerede tRNA'er [93] er det også muligt at indføre kunstige aminosyrer i proteinet, og konstruere proteiner med nye egenskaber [94] .

Biokemisk

For at udføre et in vitro-assay skal proteinet oprenses fra andre cellulære komponenter. Denne proces begynder normalt med ødelæggelsen af ​​celler og produktionen af ​​et såkaldt celleekstrakt . Ved centrifugering og ultracentrifugering kan denne ekstrakt yderligere opdeles i: en fraktion indeholdende opløselige proteiner; en fraktion indeholdende membranlipider og proteiner; og en fraktion indeholdende celleorganeller og nukleinsyrer.

Proteinudfældning ved udsaltning bruges til at adskille proteinblandinger og giver dig også mulighed for at koncentrere proteiner. Sedimentationsanalyse ( centrifugering ) gør det muligt at fraktionere proteinblandinger efter værdien af ​​sedimentationskonstanten for individuelle proteiner, målt i swedbergs (S) [95] . Forskellige typer kromatografi bruges derefter til at isolere det eller de ønskede proteiner baseret på egenskaber såsom molekylvægt , ladning og affinitet [96] [97] . Derudover kan proteiner isoleres i henhold til deres ladning ved hjælp af elektrofokusering [98] .

For at forenkle proteinoprensningsprocessen bruges der ofte genteknologi , som gør det muligt at skabe proteinderivater, der er nemme at oprense uden at påvirke deres strukturer eller aktiviteter. "Mærker", som er små aminosyresekvenser, såsom en kæde på 6 eller flere histidinrester , og som er knyttet til den ene ende af proteinet. Når ekstraktet af cellerne, der syntetiserede det "mærkede" protein, føres gennem en kromatografisk søjle indeholdende nikkelioner, bindes histidin af nikkel og forbliver på søjlen, mens de resterende komponenter af lysatet passerer uhindret gennem søjlen (nikkelchelatkromatografi). ). Adskillige andre mærker er blevet udviklet for at hjælpe forskere med at isolere specifikke proteiner fra komplekse blandinger, oftest ved affinitetskromatografi [99] .

Graden af ​​oprensning af et protein kan bestemmes, hvis dets molekylvægt og isoelektriske punkt er kendt  - ved hjælp af forskellige typer gelelektroforese  - eller ved at måle enzymatisk aktivitet, hvis proteinet er et enzym. Massespektrometri gør det muligt at identificere det isolerede protein ved dets molekylvægt og massen af ​​dets fragmenter [100] .

En række metoder bruges til at bestemme mængden af ​​protein i en prøve [101] : biuretmetode , mikrobiuretmetode , Bradford -metode , Lowry-metode , spektrofotometrisk metode .

Proteomics

Helheden af ​​celleproteiner kaldes proteom , dens undersøgelse kaldes proteomics , navngivet i analogi med genomik . De vigtigste eksperimentelle metoder til proteomik omfatter:

  • 2D elektroforese, som gør det muligt at adskille multikomponent proteinblandinger [102] ;
  • massespektrometri , som gør det muligt at identificere proteiner ved massen af ​​deres peptider med høj gennemstrømning [103] ;
  • proteinmikroarrays , som muliggør samtidig måling af indholdet af et stort antal proteiner i en celle [104] ;
  • gær to-hybrid system, som tillader systematisk undersøgelse af protein-protein-interaktioner [105] .

Helheden af ​​alle biologisk signifikante interaktioner af proteiner i en celle kaldes et interaktom [106] . Den systematiske undersøgelse af strukturen af ​​proteiner, der repræsenterer alle mulige typer af tertiære strukturer , kaldes strukturel genomik [107] .

Strukturforudsigelse og modellering

Forudsigelse af rumlig struktur ved hjælp af computerprogrammer ( in silico ) gør det muligt at bygge modeller af proteiner, hvis struktur endnu ikke er blevet eksperimentelt bestemt [108] . Den mest succesrige type strukturforudsigelse, kendt som homologimodellering , er afhængig af en eksisterende "skabelon"-struktur, der i aminosyresekvens ligner det protein, der modelleres [109] . Metoder til at forudsige den rumlige struktur af proteiner bliver brugt i det nye område af proteingenteknologi , ved hjælp af hvilke nye tertiære strukturer af proteiner allerede er blevet opnået [110] . En mere vanskelig beregningsmæssig udfordring er forudsigelsen af ​​intermolekylære interaktioner såsom molekylær docking og forudsigelsen af ​​protein-protein interaktioner [111] .

Folding og intermolekylære interaktioner af proteiner kan modelleres ved hjælp af molekylær mekanik, især molekylær dynamik og Monte Carlo-metoden , som i stigende grad drager fordel af parallel og distribueret databehandling (for eksempel Folding@home-projektet [112] ). Foldningen af ​​små a-spiralformede proteindomæner, såsom villinproteinet [113] eller et af HIV -proteinerne [114] , er med succes blevet modelleret i silico . Ved at bruge hybridmetoder, der kombinerer standard molekylær dynamik med kvantemekanik, blev de elektroniske tilstande af det visuelle pigment rhodopsin undersøgt [115] .

Se også

Noter

  1. ↑ Fra et kemisk synspunkt er alle proteiner polypeptider. Imidlertid kan korte, mindre end 30 aminosyrerester i længden, polypeptider, især kemisk syntetiserede, ikke kaldes proteiner.
  2. ↑ Perutz MF, Rossmann MG, Cullis AF, Muirhead H., Will G., North AC Structure of hæmoglobin: a three-dimensional Fourier-synthesis at 5.5-A. opløsning, opnået ved røntgenanalyse   // Nature . - 1960. - Bd. 185 , iss. 4711 . - S. 416-422 . — PMID 18990801 .
  3. ↑ Kendrew JC, Bodo G., Dintzis HM, Parrish RG, Wyckoff H., Phillips DC En tredimensionel model af myoglobinmolekylet opnået ved røntgenanalyse   // Nature . - 1958. - Bd. 181 , udg. 4610 . - s. 662-666 . — PMID 13517261 .
  4. ↑ 1 2 3 Yu. A. Ovchinnikov. Bioorganisk kemi. - Moskva: Uddannelse, 1987. - S. 24-26.
  5. ↑ Henry Leicester. Berzelius, Jöns Jacob // Dictionary of Scientific Biography 2. - New York: Charles Scribners sønner, 1980. - S. 90-97. — ISBN 0-684-10114-9 .
  6. ↑ Danilevsky A.Ya. Biologiske og kemiske rapporter om proteinstoffer (materialer til den kemiske konstitution og deres biogenese) // Fysiologisk indsamling. - 1888. - T. 1 . - S. 289 .
  7. ↑ Tsvetkov L. A. § ​​38. Proteiner // Organisk kemi. Lærebog for klasse 10. — 20. udg. - M . : Uddannelse , 1981. - S. 184-193. — 1.210.000 eksemplarer.
  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. ↑ Nobelforedrag af F. Sanger . Hentet 3. januar 2013. Arkiveret fra originalen 5. januar 2013.
  11. ↑ Sanger F., Tuppy H. Aminosyresekvensen i insulinens phenylalanylkæde. 2. Undersøgelsen af ​​peptider fra enzymatiske hydrolysater  // Biochem J. - 1951. - T. 49 , no. 4 . - S. 481-490 . — PMID 14886311 .
  12. ↑ Sanger F., Thompson EO Aminosyresekvensen i insulinets glycylkæde. II. Undersøgelsen af ​​peptider fra enzymatiske hydrolysater  // Biochem J. - 1953. - V. 53 , no. 3 . - S. 366-374 . — PMID 13032079 .
  13. ↑ Ovchinnikov Yu.A., Braunstein A.E., Egorov Ts.A., Polyanovsky O.L., Aldanova N.A., Feigina M.Yu., Lipkin V.M., Abdulaev N.G., Grishin E.V., Kiselev A.P., Modyanov N.V., No. Fuldstændig primær struktur af aspartataminotransferase // Dokl. USSR's Videnskabsakademi . - 1972. - T. 207 . - S. 728-731 .
  14. ↑ Filippovich Yu.B. Proteiner og deres rolle i livsprocesser // Læsebog om organisk kemi. Studiehjælp. - M .: Uddannelse , 1975. - S. 216-234 .
  15. ↑ Protein Databank . Rutgers og UCSD. — Biologisk makromolekylær ressource. Dato for adgang: 26. december 2012. Arkiveret fra originalen 27. december 2012.
  16. ↑ Yahav T., Maimon T., Grossman E., Dahan I., Medalia O. Cryo-electron tomography: få indsigt i cellulære processer ved strukturelle tilgange // Curr Opin Struct Biol. - 2011. - T. 21 , no. 5 . - S. 670-677 . — PMID 21813274 .
  17. ↑ Fulton A., Isaacs W. Titin, et enormt, elastisk sarkomerisk protein med en sandsynlig rolle i morfogenesen  // Bioessays. - 1991. - T. 13 , no. 4 . - S. 157-161 . — PMID 1859393 .
  18. ↑ 1 2 3 4 H.-D. Jakubke, H. Eshkait. Kapitel 3.5 Fysiske og kemiske egenskaber // Aminosyrer, peptider, proteiner . - Moskva: Mir, 1985. - S.  356 -363.
  19. ↑ EC 3.4.23.1 - pepsin A Pepsin A i BRENDA informationssystemet . Hentet 18. maj 2008. Arkiveret fra originalen 19. februar 2020.
  20. ↑ 1 2 A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Begyndelsen af ​​organisk kemi. Book Two 221. Hentet 26. december 2012. Arkiveret fra originalen 27. december 2012.
  21. ↑ Singer SJ Strukturen og indsættelsen af ​​integrerede proteiner i membraner // Annu Rev Cell Biol. - 1990. - T. 6 . - S. 247-296 . — PMID 2275815 .
  22. ↑ Strayer L. Biokemi i 3 bind. - Moskva: Mir, 1984.
  23. ↑ 1 2 Lehninger A. Fundamentals of biochemistry i 3 bind. - Moskva: Mir, 1985.
  24. ↑ Koonin EV, Tatusov RL, Galperin MY Ud over komplette genomer: fra sekvens til struktur og funktion // Curr Opin Struct Biol.. - 1998. - Vol. 8 , no. 3 . - S. 355-363 . — PMID 9666332 .
  25. ↑ David Whitford. Proteiner: Struktur og funktion. - Wiley, 2005. - S. 41. - S. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  26. ↑ 1 2 3 4 David Whitford. Proteiner: Struktur og funktion. - Wiley, 2005. - S. 45. - S. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  27. ↑ Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Sekundære strukturer af polypeptidkæder // Protein Physics. - Moskva: KDU, 2005. - S. 86-95. — ISBN 5-98227-065-2 .
  28. ↑ 1 2 Finkelstein A. V., Ptitsyn O. B. Foredrag 15 // Protein Physics. - Moskva: KDU, 2005. - S. 189-205.
  29. ↑ A. N. Nesmeyanov, N. A. Nesmeyanov. Begyndelsen af ​​organisk kemi. Book One 331. Hentet 26. december 2012. Arkiveret fra originalen 27. december 2012.
  30. ↑ Schrödinger E. Hvad er liv set fra et fysiks synspunkt? = trans. fra engelsk. 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. Konformationel fleksibilitet i proteinmolekyler   // Nature . - 1979. - Bd. 280 , iss. 5723 . - S. 538-539 . — PMID 460436 .
  33. ↑ Richards FM Arealer, volumener, pakning og proteinstruktur // Annu Rev Biophys Bioeng. - 1977. - T. 6 . - S. 151-176 . — PMID 326146 .
  34. ↑ Privalov P.L. Proteinstabilitet og hydrofobe interaktioner // Biofysik. - 1987. - T. 32 , no. 5 . - S. 742-760 . — PMID 3318936 .
  35. ↑ Morozov V. N., Morozova T. Ya. Mekaniske egenskaber af kugleformede proteiner // Molecular Biology. - 1983. - T. 17 , no. 3 . - S. 577-586 . — PMID 6877232 .
  36. ↑ Doster W., Cusack S., Petry W. Dynamisk overgang af myoglobin afsløret ved uelastisk neutronspredning   // Nature . - 1989. - Bd. 337 , udg. 6209 . - s. 754-756 . — PMID 2918910 .
  37. ↑ Parak F., Frolov EN, Mössbauer RL, Goldanskii VI Dynamics of metmyoglobin crystals undersøges ved nuklear gamma-resonansabsorption // J Mol Biol. - 1981. - T. 145 , no. 4 . - S. 825-833 . — PMID 7265223 .
  38. ↑ Shaitan K.V., Rubin A.B. Stokastisk dynamik og elektron-konformationelle interaktioner i proteiner // Biofysik. - 1985. - T. 30 , no. 3 . - S. 517-526 . — PMID 3896324 .
  39. ↑ 1 2 3 Spirin A. S. Kapitel II. Messenger RNA og den genetiske kode // Molekylær biologi. Strukturen af ​​ribosomet og proteinbiosyntesen. - Moskva: Højere skole, 1986. - S. 9-16.
  40. ↑ Benjamin Lewin. Gener VIII . - Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall, 2004. - ISBN 0131439812 .
  41. ↑ Dobson CM Naturen og betydningen af ​​proteinfoldning // Proteinfoldningsmekanismer  / Smerte RH. — 2. — 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 , no. Pt 5 . - S. 1297-1306 . — PMID 17464044 .  (utilgængeligt link)
  43. ↑ Welker M., von Döhren H. Cyanobakterielle peptider — naturens egen kombinatoriske biosyntese // FEMS Microbiol Rev. - 2006. - T. 30 , no. 4 . - S. 530-563 . — PMID 16774586 .
  44. ↑ Wilken J., Kent SB Chemical proteinsynthesis // Curr Opin Biotechnol. - 1998. - T. 9 , no. 4 . - S. 412-426 . — PMID 9720266 .
  45. ↑ Dawson PE, Kent SB Syntese af native proteiner ved kemisk ligering  // Annu Rev Biochem. - 2000. - T. 69 . - S. 923-960 . — PMID 10966479 .
  46. ↑ Jones DT Protein sekundær struktur forudsigelse baseret på positionsspecifikke scoringsmatricer // J Mol Biol. - 1999. - T. 292 , udg. 2 . - S. 195-202 . — PMID 10493868 .
  47. ↑ Jensen ON Tolkning af proteinsproget ved hjælp af proteomics // Nat Rev Mol Cell Biol. - 2006. - Vol. 7 , udgave. 6 . - S. 391-403 . — PMID 16723975 .
  48. ↑ Demartino GN, Gillette TG Proteasomer: maskiner af alle  årsager  // Cell . - Cell Press , 2007. - Vol. 129 , udg. 4 . - s. 659-662 . — PMID 17512401 .
  49. ↑ Walsh G., Jefferis R. Post-translationelle modifikationer i forbindelse med terapeutiske proteiner  // Nature Biotechnology  . - Nature Publishing Group , 2006. - Vol. 24 , udg. 10 . - S. 1241-1252 . — PMID 17033665 .
  50. ↑ Rosenbaum, J. Cytoskeleton: Fungerer endelig til tubulinmodifikationer  // 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. The "Epigenetic Code Replication Machinery", ECREM: a loving drugable target of the epigenetic cell memory // Curr Med Chem. - 2007. - T. 14 , no. 25 . - S. 2629-2641 . — PMID 17979715 .
  52. ↑ Alberts B., Johnson A., Lewis J., et al. Kapitel 12. Intracellulære rum og proteinsortering // Cellens molekylære biologi. 4. udgave . — New York: Garland Science, 2002.
  53. ↑ Hegde RS, Bernstein HD Kompleksiteten af ​​overraskende signalsekvenser // Trends Biochem Sci. - 2006. - T. 31 , no. 10 . - S. 563-571 . — PMID 16919958 .
  54. ↑ Saraogi I., Shan SO Molekylær mekanisme for co-translationel proteinmålretning af signalgenkendelsespartikelen // Trafik. - T. 12 , nej. 5 . - S. 535-542 .
  55. ↑ Alberti S. Molecular mechanisms of spatial protein quality control  // Prion. - 2012. - V. 6 , no. 5 . - S. 437-442 . - doi : 10.4161/pri.22470 . — PMID 23051707 .
  56. ↑ 1 2 Shintani T., Klionsky DJ Autophagy in health and disease: a two-edged sword   // Videnskab . - 2004. - Bd. 306 , udg. 5698 . - S. 990-995 . — PMID 15528435 .
  57. ↑ Anfinsen CB- principper, der styrer foldningen af ​​proteinkæder   // Videnskab . - 1973. - Bd. 181 , udg. 4096 . - S. 223-230 . — PMID 4124164 . Nobel foredrag. Forfatteren modtog sammen med Stanford Moore og William Stein Nobelprisen i kemi for "studiet af ribonuklease, især forholdet mellem aminosyresekvensen af ​​et enzym og dets biologisk aktive 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 varmechokproteiner og deres rolle i menneskelig sygdom  // FEBS J. - 2005. - Vol. 272 , nr. 11 . - S. 2613-2627 . — PMID 15943797 .
  60. ↑ Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). Nomenklaturkomitéen for Den Internationale Union for Biokemi og Molekylær Biologi (NC-IUBMB) . Dato for adgang: 29. december 2012. Arkiveret fra originalen 5. januar 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. - New York: WH Freeman og 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 . Arkiveret fra originalen den 7. oktober 2013.
  63. ↑ 1 2 3 Farrugia G., Balzan R. Oxidativ stress og programmeret celledød i gær // Front Oncol. - 2012. - Vol. 2 , udgave. 64 . — doi : 10.3389/fonc.2012.00064 . — PMID 22737670 .
  64. ↑ Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Fejlfoldede proteiner opdeles mellem to forskellige kvalitetskontrolrum   // Nature . - 2008. - Bd. 454 , udg. 7208 . - S. 1088-1095 . - doi : 10.1038/nature07195 . — PMID 18756251 .
  65. ↑ Yannay-Cohen N., Razin E. Translation og transkription: den dobbelte funktionalitet af LysRS i mastceller // Mol Cells. - 2006. - T. 22 , no. 2 . - S. 127-132 . — PMID 17085962 .
  66. ↑ ENZYME Enzyme Nomenclature Database . Hentet 25. april 2013. Arkiveret fra originalen 28. april 2013.
  67. ↑ Bairoch A. ENZYME- databasen i 2000  // Nucleic Acids Res. - 2000. - T. 28 , no. 1 . - S. 304-305 . — PMID 10592255 .
  68. ↑ Radzicka A., Wolfenden R. Et dygtigt enzym  (engelsk)  // Science. - 1995. - Bd. 267 , udg. 5194 . - S. 90-93 . — PMID 7809611 .
  69. ↑ The Catalytic Site Atlas på The European Bioinformatics Institute . Hentet 28. september 2007. Arkiveret fra originalen 20. juni 2013.
  70. ↑ Nomenklatur af enzymer på webstedet for International Union of Biochemistry and Molecular Biology . Hentet 25. april 2013. Arkiveret fra originalen 28. april 2013.
  71. ↑ Erickson HP Evolution of the cytoskeleton  // Bioessays. - 2007. - T. 29 , no. 7 . - S. 668-677 . — PMID 17563102 .
  72. ↑ Wolberg AS Thrombingenerering og fibrinkoagelstruktur // Blood Rev. - 2007. - T. 21 , no. 3 . - S. 131-142 . — PMID 17208341 .
  73. ↑ Ya. Kolman, K.-G. Rem. Visuel 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-lymfocytter fra tidlige hvirveldyr har potente fagocytiske og mikrobicidiske evner // Nat Immunol. - 2006. - Vol. 7 , udgave. 10 . - S. 1116-1124 . — PMID 16980980 .
  75. ↑ Hinnebusch AG Translationel regulering af GCN4 og den generelle aminosyrekontrol af gær // Annu Rev Microbiol. - 2005. - T. 59 . - S. 407-450 . — PMID 16153175 .
  76. ↑ Poveshchenko A.F., Abramov V.V., Kozlov V.V. Cytokiner er faktorer for neuroendokrin regulering // Advances in Physiological Sciences. - 2007. - T. 38 , no. 3 . - S. 40-46 .
  77. ↑ Wittenberg JB. På optima: tilfældet med myoglobin-faciliteret iltdiffusion. Gene. 2007 15. august 398(1-2):156-161.
  78. ↑ Driessen AJ, Nouwen N. Proteintranslokation over den bakterielle cytoplasmatiske membran. Annu Rev Biochem. 13. december 2007 [Epub foran tryk]
  79. ↑ Drory O., Nelson N. The emerging structure of vacuolar ATPases  (engelsk)  // Physiology (Bethesda) .. - 2006. - Vol. 21 . - s. 317-325 .
  80. ↑ Eliot M. Hermana og Brian A. Larkins. Proteinlagringslegemer og vakuoler  // Plantecellen. - 1999. - T. 11 . - S. 601-613 .
  81. ↑ Dupré DJ, Hébert T.E. Biosyntese og handel med syv transmembrane receptorsignalkomplekser. cellesignal. 2006;18(10):1549-1559
  82. ↑ Karp G. Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments, fjerde udgave, pp. 346-358. John Wiley og sønner, Hoboken, NJ. 2005.
  83. ↑ Schroer, Trina A. Dynactin. Årlig gennemgang af celle- og udviklingsbiologi. 2004 20, 759-779. PMID 15473859
  84. ↑ Voet D, Voet JG. Biochemistry bind 1 3. udgave, Hoboken, NJ (2004).
  85. ↑ Brosnan J. Interorgan aminosyretransport og dens regulering  // J  Nutr : journal. - 2003. - Bd. 133 , nr. 6 Smidig 1 . - S. 2068S-72S . — PMID 12771367 .
  86. ↑ David Whitford. Proteiner: Struktur og funktion . - Wiley, 2005. - S.  313 . - S. 542. - ISBN 978-0471498940 .
  87. ↑ Stepanenko OV, Verkhusha VV, Kuznetsova IM, Uversky VN, Turoverov KK Fluorescerende proteiner som biomarkører og biosensorer: kaster farvelys på molekylære og cellulære processer  //  Current Protein & Peptide Science: journal. - 2008. - Bd. 9 , nr. 4 . - s. 338-369 . - doi : 10.2174/138920308785132668 . — PMID 18691124 .
  88. ↑ Yuste R. Fluorescensmikroskopi i dag  // Nature Methods  : journal  . - 2005. - Bd. 2 , nr. 12 . - S. 902-904 . - doi : 10.1038/nmeth1205-902 . — PMID 16299474 .
  89. ↑ Margolin W. Grønt fluorescerende protein som reporter for makromolekylær lokalisering i bakterieceller   // Metoder (San Diego, Californien ) : journal. - 2000. - Vol. 20 , nej. 1 . - S. 62-72 . - doi : 10.1006/meth.1999.0906 . — PMID 10610805 .
  90. ↑ Walker JH, Wilson K. Principper og teknikker for praktisk biokemi  . - Cambridge, Storbritannien: Cambridge University Press , 2000. - S. 287-289. — ISBN 0-521-65873-X .
  91. ↑ Osterman L. A. Metoder til undersøgelse af proteiner og nukleinsyrer: Elektroforese og ultracentrifugering (praktisk vejledning). - M . : "Nauka", 1981. - S. 240-263. — 288 s.
  92. ↑ Mayhew TM, Lucocq JM Udviklingen i cellebiologi til kvantitativ immunelektronmikroskopi baseret på tynde snit: en gennemgang  //  Histochemistry and Cell Biology : journal. - 2008. - Bd. 130 , nr. 2 . - S. 299-313 . - doi : 10.1007/s00418-008-0451-6 . — PMID 18553098 .
  93. ↑ Hohsaka T., Sisido M. Inkorporering af ikke-naturlige aminosyrer i proteiner  //  Current Opinion in Chemical Biology. - Elsevier , 2002. - Vol. 6 , nr. 6 . - S. 809-815 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00376-9 . — PMID 12470735 .
  94. ↑ Cedrone F., Ménez A., Quéméneur E. Skræddersy nye enzymfunktioner ved rationelt redesign  //  Current Opinion in Structural Biology: tidsskrift. - 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 et moderne biomolekylært forskningsværktøj" // J. Biomol. Tekn. 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 af proteiner og nukleinsyrer. - Moskva, 1985.
  98. ↑ Hey J., Posch A., Cohen A., Liu N., Harbers A. Fraktionering af komplekse proteinblandinger ved væskefase isoelektrisk fokusering  //  Methods in Molecular Biology : journal. - 2008. - Bd. 424 . - S. 225-239 . — ISBN 978-1-58829-722-8 . - doi : 10.1007/978-1-60327-064-9_19 . — PMID 18369866 .
  99. ↑ Terpe K. Oversigt over tag-proteinfusioner: fra molekylære og biokemiske fundamentaler til kommercielle systemer   // Anvendt mikrobiologi og bioteknologi : journal. - Springer , 2003. - Vol. 60 , nr. 5 . - S. 523-533 . - doi : 10.1007/s00253-002-1158-6 . — PMID 12536251 .
  100. ↑ N. A. Ponkin. Hvad hedder du, massespektrometri? Arkivkopi dateret 4. marts 2016 på Wayback Machine -webstedet for All-Russian Mass Spectrometric Society
  101. ↑ Redaktør: John M. Walker. Protein Protocols Handbook . - 3. - Springer. - S. 3-69. - 1985 s. — (Springer Protocols Handbooks). - ISBN 978-1-60327-474-6 . Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Hentet 29. september 2017. Arkiveret fra originalen 18. august 2016. 
  102. ↑ Görg A., Weiss W., Dunn MJ Nuværende todimensionel elektroforeseteknologi til proteomik  //  Proteomics: tidsskrift. - 2004. - Bd. 4 , nr. 12 . - S. 3665-3685 . - doi : 10.1002/pmic.200401031 . — PMID 15543535 .
  103. ↑ Conrotto P, Souchelnytskyi S. Proteomiske tilgange i biologiske og medicinske videnskaber: principper og anvendelser // Exp Oncol.. - Vol. 30 , no. 3 . - S. 171-180 . — PMID 18806738 .
  104. ↑ Joos T., Bachmann J. Protein microarrays: potentials and limitations   // Frontiers in Bioscience : journal. — Grænser i biovidenskab, 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. - Bd. 6 , nr. 4 . - S. 302-312 . - doi : 10.1093/bfgp/elm035 . — PMID 18218650 . Arkiveret fra originalen den 15. april 2013. Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Hentet 1. januar 2013. Arkiveret fra originalen 15. april 2013. 
  106. ↑ Plewczyński D., Ginalski K. Interaktomet: forudsigelse af protein-protein-interaktioner i celler  //  Cellular & Molecular Biology Letters : journal. - 2009. - Bd. 14 , nr. 1 . - S. 1-22 . - doi : 10.2478/s11658-008-0024-7 . — PMID 18839074 .
  107. ↑ Zhang C., Kim SH Oversigt over strukturel genomik: fra struktur til funktion  //  Current Opinion in Chemical Biology: tidsskrift. - Elsevier , 2003. - Vol. 7 , nr. 1 . - S. 28-32 . - doi : 10.1016/S1367-5931(02)00015-7 . — PMID 12547423 .
  108. ↑ Zhang Y. Fremskridt og udfordringer i forudsigelse af proteinstruktur  //  Current Opinions in Structural Biology: tidsskrift. - 2008. - Bd. 18 , nr. 3 . - S. 342-348 . - doi : 10.1016/j.sbi.2008.02.004 . — PMID 18436442 .
  109. ↑ Xiang Z. Fremskridt inden for homologiproteinstrukturmodellering  //  Current Protein and Peptide Science. - 2006. - Bd. 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 af en ny kugleformet proteinfold med nøjagtighed på atomniveau  //  Science : journal. - 2003. - Bd. 302 , nr. 5649 . - S. 1364-1368 . - doi : 10.1126/science.1089427 . - . — PMID 14631033 .
  111. ↑ Ritchie DW Seneste fremskridt og fremtidige retninger inden for protein-protein docking  //  Current Protein and Peptide Science: journal. - 2008. - Bd. 9 , nr. 1 . - S. 1-15 . - doi : 10.2174/138920308783565741 . — PMID 18336319 .
  112. ↑ Scheraga HA, Khalili M., Liwo A. Proteinfoldningsdynamik: oversigt over molekylære simuleringsteknikker  // Annual Review of Physical  Chemistry : journal. - 2007. - Bd. 58 . - S. 57-83 . - doi : 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104614 . - . — PMID 17034338 .
  113. ↑ Zagrovic B., Snow CD, Shirts MR, Pande VS Simulering af foldning af et lille alfa-spiralformet protein i atomistiske detaljer ved hjælp af verdensomspændende databehandling  //  Journal of Molecular Biology : journal. - 2002. - Bd. 323 , nr. 5 . - s. 927-937 . - doi : 10.1016/S0022-2836(02)00997-X . — PMID 12417204 .
  114. ↑ Herges T., Wenzel W. Foldning i silico af et protein med tre helixer og karakterisering af dets frie energilandskab i et kraftfelt med alle atomer  // Physical Review Letters  : journal  . - 2005. - Bd. 94 , nr. 1 . — P. 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  (engelsk)  // Journal of the American Chemical Society : journal. - 2006. - Bd. 128 , nr. 33 . - P. 10808-10818 . doi : 10.1021 / ja062082i . — PMID 16910676 .

Litteratur

  • Alberts B., Bray D., Lewis J. et al. Cellens molekylære biologi. I 3 bind. - M .: Mir, 1994. - ISBN 5-03-001986-3 .
  • Lehninger A. Fundamentals of biochemistry. I 3 bind. — M .: Mir, 1985.
  • Strayer L. Biokemi. I 3 bind. — M .: Mir, 1984.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier