Биосинтез белка
-
Биосинтез белка
- Основной биологический процесс, уравновешивающий потерю клеточных белков.
- Включает транскрипцию и трансляцию.
-
Транскрипция
- Преобразование участка ДНК в мРНК.
- У эукариот мРНК подвергается посттранскрипционным модификациям.
- У прокариот мРНК сразу зрелая.
-
Посттранскрипционные модификации
- Добавление 5′-колпачка и 3′-поли(А)-хвоста.
- Удаление интронов с помощью сплайсинга.
-
Трансляция
- Рибосомы синтезируют полипептидные цепи из мРНК.
- У эукариот трансляция происходит в цитоплазме.
- У прокариот транскрипция и трансляция происходят в цитоплазме.
-
Рибосомы и тРНК
- Рибосомы состоят из белка и рибосомальной РНК.
- тРНК доставляют аминокислоты в рибосому.
- Каждая тРНК имеет антикодон, комплементарный кодону мРНК.
-
Процесс трансляции
- Правильная тРНК связывается с мРНК и доставляет аминокислоту.
- Рибосома использует пептидилтрансферазу для образования пептидной связи.
- Рибосома перемещается вдоль мРНК, добавляя аминокислоты.
- Полисомы обеспечивают одновременный синтез множества полипептидных цепей.
-
Сворачивание белка
- Полипептидная цепь сворачивается в первичную структуру.
- Первичная структура кодируется геном и может быть изменена.
- Вторичная структура образуется водородными связями.
- Третичная структура состоит из вторичных структур.
- Четвертичная структура образуется из множества полипептидных цепей.
-
Посттрансляционные модификации
- Протеолиз расщепляет белки на аминокислоты.
- Посттрансляционные модификации изменяют активность и взаимодействие белков.
- Существует четыре основных класса модификаций: расщепление, добавление химических групп, добавление сложных молекул и образование внутримолекулярных связей.
-
Расщепление белков
- Протеазы расщепляют белки, изменяя их функцию.
- Укороченный белок может проявлять новую биологическую активность.
-
Добавление химических групп
- Метилирование, ацетилирование и фосфорилирование добавляют химические группы к белкам.
- Метилирование регулирует транскрипцию ДНК.
- Ацетилирование ослабляет зарядовые взаимодействия между гистоном и ДНК.
- Фосфорилирование создает сайты связывания и изменяет активность белка.
-
Добавление сложных молекул
- Гликозилирование добавляет полисахариды к белкам.
- N-связанное гликозилирование способствует сворачиванию белка.
- О-связанное гликозилирование присоединяет сахара к аминокислотам.
-
Образование ковалентных связей
- Дисульфидные связи стабилизируют структуру белка.
- Дисульфидные связи образуются между аминокислотами цистеина.
-
Образование дисульфидных связей
- Дисульфидные связи образуются в окислительной среде эндоплазматического ретикулума.
- В цитоплазме дисульфидные связи образуются редко из-за восстановительной среды.
-
Роль синтеза белка в заболеваниях
- Мутации в генах могут вызывать заболевания.
- Изменения в первичной структуре белка могут привести к неправильному сворачиванию или функционированию.
-
Серповидноклеточная анемия
- Серповидноклеточная анемия вызывается мутацией в субъединице гемоглобина.
- Гемоглобин состоит из четырех полипептидных субъединиц.
- Миссенс-мутация изменяет кодон 6, что приводит к изменению функциональности гемоглобина.
- Мутировавший гемоглобин склеивается, образуя полутвердую структуру, что приводит к закупорке сосудов.
-
Рак
- Раковые заболевания возникают из-за генных мутаций и неправильной трансляции белков.
- Раковые клетки подавляют экспрессию антиапоптотических генов.
- Большинство раковых клеток имеют мутацию в сигнальном белке Ras и две мутантные копии гена p53.
- Злокачественные клетки мигрируют и выделяют протеазы, разрушающие внеклеточный матрикс.
- Метастазирование происходит, когда клетки попадают в кровоток или лимфатическую систему.