Процессинг полипептидных цепей белков

Синтезированная в ходе транскрипции полипептидная цепь должна претерпеть ряд изменений, прежде чем она превратится в функционально полноценную белковую молекулу. Естественно, что для разных белков характер этих превращений или процессинга будет различным.

В большинстве случаев от синтезированной полипептидной цепи отщепляется Nконцевой остаток метионина, причем отщепляться может не только метионин, но и несколько соседних с ним аминокислотных остатков.

Полипептидная цепь приобретает вполне определенную для данного белка третичную структуру и это формирование третичной структуры сопровождается образованием дисульфидных мостиков между HSгруппами цистеиновых остатков, занимающими определенные положения в полипептидной цепи. В случае образования «неправильных» дисульфидных мостиков возможна их перестройка, эту функцию выполняют специальные белки, получившие название «шеперонов», они обнаружены в клетках ряда тканей.

Аминокислотные остатки в составе полипептидных цепей белков могут подвергаться химической модификации: гидроксилированию (превращение остатков пролина в гидроксипролин), метилированию (NH2группы остатков лизина в гистонах), иодированию (остатки тирозина в составе тиреоглобулина) и др.

При образовании сложных белков на рибосомах синтезируются лишь их полипептидные цепи, а присоединение небелковых группировок происходит в ходе процессинга. Так, при синтезе гликопротеидов, полипептидные цепи подвергаются гликозилированию, т. е. присоединению к ним моносахаридных остатков или олигосахаридных блоков при участии ферментов гликозилтрансфераз. При синтезе фосфопротеинов полипептидные цепи подвергаются фосфорилированию, идущему при участии ферментов протеинкиназ. При синтезе гликопротеинов и фосфопротеинов идет ковалентная модификация синтезированных на рибосомах полипептидных цепей. В ходе синтеза трансаминаз или биотинзависимых карбоксилаз к полипептидным цепям ферментов ковалентными связями присоединяются фосфопиридоксаль и биотин соответственно. В ряде случаев небелковая группировка присоединяется к полипептидной цепи с помощью слабых взаимодействий ионного или гидрофобного. Так, при образовании металлоэнзимов ионы металлов связаны с аминокислотными остатками полипептидной цепи с помощью или ионных, или координационных связей.

В ряде случаев белки синтезируются в виде их неактивных предшественников так называемых пробелков. При превращении пробелков в функционально активные молекулы от их полипептидных цепей отщепляется строго определенная часть молекулы. Эта часть молекулы обычно называется ингибиторным пептидом. Механизм превращение пробелков в активные белки с разрывом полипептидной цепи белка в строго определенном месте получил название ограниченный избирательный протеолиз. С помощью этого механизма, например, пробелок трипсиноген превращается в каталитически активный трипсин или проинсулин превращается в инсулин. Интересно, что ингибиторный пептид может находится как на одном из концов полипептидной цепи, так и в средине молекулы. Так, при превращении фибриногена в фибрин происходит отщепление пептидов и с Nконцов, и с Сконцов двух его полипептидных цепей, тогда как при образовании инсулина из проинсулина удаляемый Спептид «вырезается» из средины молекулы.

Белки, синтезированные на рибосамах, далее поступают в тот или иной компартмент клетки: в митохондрии, в ядра, в лизосомы и др. или же остаются в цитозоле. Принято считать, в структуре синтезированного белка имеются сигналы сортировки, направляющие эти белки в ту часть клетки, где они в последующем будут функционировать.

Существует 2 основных варианта сигналов сортировки. Вопервых, таким сигналом может быть определенная достаточно протяженная последовательность аминокислот длиной 15 60 остатков, это так называемый сигнальный пептид. Он может находиться или на Nконце молекулы, или на ее Сконце, а иногда даже в средине молекулы. Концевые сигнальные пептиды после прохождения сортировки и поступления белка в нужный компартамент клетки удаляются. Вовторых, таким сигналом может быть участок поверхности белковой молекулы, появляющийся при формировании её нативной конформации. С помощью сигнальных пептидов белки направляются из цитозоля в цистерны эндоплазматического ретикулума, митохондрии и ядро; они отвечают также за то, что бы данный белок остался в мембранах эндоплазматической сети. Сигнальные участки играют важную роль при распознавании лизосомных белков специальным ферментов в аппарате Гольджи и дальнейшем направлении этих белков в лизосомы.

Дата добавления: 2015-01-03