Proteiinien translaation jälkeisen muuntamisen tyypit ja merkitykset. Proteiinien translaation jälkeinen modifikaatio

Proteiinien kemiallinen modifiointi suoritetaan happo- tai emäksisellä hydrolyysillä, proteiinien stabiloinnilla suolan muodostuksella, asyloinnilla ja plasteinireaktiolla.

Alkalinen ja happohydrolyysi. Näitä proteiinien modifiointimenetelmiä käytetään laajalti kalaproteiinien liuottamiseen kalaproteiinikonsentraattien valmistusprosessissa, mikä johtaa proteiinien lisääntyneeseen liukoisuuteen, emulgointi- ja vaahtoamisominaisuuksiin.

Hydrolyysin syvyys riippuu alkalin tai hapon tyypistä ja pitoisuudesta, substraatin ja reagenssin suhteesta, lämpötilasta ja käsittelyn kestosta. Tietyn tuloksen saavuttamiseksi prosessi on optimoitava tietyn raaka-aineen tietylle proteiinille.

Proteiinien täydellisen hydrolyysin myötä muodostuu aminohappojen seos. Tätä käytetään uusimmissa teknologioissa. Hydrolyysiastetta voidaan ohjata ja säätää. Mutta on otettava huomioon, että hydrolyysin myönteisten seurausten lisäksi on myös kielteisiä. Esimerkiksi happojen rasemaattien muodostuminen - peptidit, joilla on katkera maku.

Eräs esimerkki tällaisesta modifikaatiosta on 11-S-globuliinin tuhoaminen, joka on tunnusomaista palkokasveille, erityisesti soijapavuille, ja jolla on pallomainen molekyyli. Lisäksi sen kvaternääriselle rakenteelle on tunnusomaista se, että useat alayksiköt yhdistetään palloksi molekyylien välisten sidosten avulla. Tällaiset rakenteet eivät pysty geeliytymään eivätkä jäljittele lihamaisia järjestelmiä. Hallittu hydrolyysi mahdollistaa proteiinin, jolla on hyytelöimisaineen ominaisuudet, joka on tyypillisempi useille fibrillaarisille proteiineille, esimerkiksi gelatiinille.

Tämä proteiinien ominaisuuksien muuntamisen periaate on löytänyt laajan sovelluksen teknologisessa prosessissa strukturoitujen tuotteiden saamiseksi kehruumenetelmällä.

Samoin proteiinin rakennetta voidaan muuttaa kuumentamalla. Proteiinien hajoaminen alayksiköihin, niiden osittainen tuhoutuminen ja aggregoituminen johtavat proteiinihyytelön muodostumiseen. Saatujen geelien stabiilisuus riippuu disulfidisiltojen muodostumisesta polypeptidiketjujen välille.

Proteiinien liukeneminen suolan muodostuksella. Mahdollisuus tällaiseen modifikaatioon johtuu proteiinien perusominaisuudesta polymeerisinä amfolyytteinä, jotka kykenevät olemaan vuorovaikutuksessa sekä kationien että anionien kanssa. Kahden tyyppinen vuorovaikutus on mahdollista: suolasiltojen muodostuminen ja ionien spesifinen sorptio proteiinin pinnalla. Tässä tapauksessa muodostuu proteiineja, jotka ovat liukoisempia kuin alkuperäiset proteiinit.

Proteiinien muodostusta käytetään laajalti proteiinien eristämisessä soijasta (soijaproteiinit) ja maidosta (kaseinaatti ja natriumsekasakka).

Yleisimmin käytetyt modifiointisuolat ovat natriumkloridi ja epäorgaaniset fosfaatit. Siten säätelemällä lihavalmisteiden kykyä sitoa vettä käytetään natriumkloridia, pyro- tai natriumtripolyfosfaattia, jotka lisäävät myofibrillaaristen proteiinien liukoisuutta. Samalla tiedetään, että polyfosfaateille suhteessa proteiineihin on ominaista denaturaatiota estävät, antiseptiset ja antioksidanttiset ominaisuudet.

Proteiinien käyttö elintarviketeollisuudessa ja ravitsemisessa laajenee joka vuosi.

Asylointi. Asylointi etikka- tai meripihkahapon anhydrideillä on yksi laajalti käytetyistä menetelmistä proteiinien kemialliseen modifiointiin. Tämän muunnelman seurauksena proteiinin isoelektrinen piste siirtyy happamalle alueelle. Meripihkahapon anhydridin vaikutuksesta tämä prosessi tapahtuu suuremmassa määrin. Tämä tekee mahdolliseksi, jopa vähäisellä modifikaatioasteella, parantaa merkittävästi sellaisia teknologisia ominaisuuksia kuin liukoisuus, emulgointi- ja vaahdotuskyky.

Asyylitähteiden (kuten R-COO-) lisääminen myötävaikuttaa proteiinipallon leviämiseen ja lopulta tuhoutumiseen, mikä johtaa natiiville proteiinille ominaisen sähköstaattisen tasapainon muutokseen positiivisesti varautuneen aminon estämisen vuoksi. globuliinien ryhmien lisääntyminen ja samalla tavalla varautuneiden ryhmien sähköstaattisen hylkimisen roolin lisääntyminen. Tämän seurauksena on muutos proteiinin konformaatiossa ja sen dissosiaatiossa. Samalla saavutetaan sellaiset teknologiset vaikutukset kuin kyky geelin muodostumiseen.

Käytännössä on todistettu, että asyloinnilla on mahdollista saada modifioituja kasviproteiineja, joilla on parannettu geelinmuodostuskyky, ja tämä kyky ja syntyvien geelien rakenteelliset ja mekaaniset ominaisuudet riippuvat asyloitumisasteesta. Niinpä sen negatiivisten varausten ylimäärä aiheuttaa erittäin suuressa määrin niin voimakkaan polypeptidiketjujen hylkimisen, että geelin muodostukseen tarvittava aggregaatio on mahdotonta. Toisin sanoen asylaatioaste toimii indikaattorina proteiinin toiminnallisista ominaisuuksista, ja itse asylaatio on menetelmä näiden ominaisuuksien säätämiseksi.

Asyloitua maitokeiiniä käytetään emulgointiaineena ja emulsion stabilointiaineena, juomien, kastikkeiden, hedelmä- ja vihannessoseiden sakeuttajana. Kalaproteiineja käytetään emulgointiaineina, sideaineina, aineina, jotka muodostavat hyytelöä lämpökäsittelyn aikana.

Proteiinien entsymaattinen modifiointi. Entsyymeillä on mahdollista muuttaa määrätietoisesti proteiinin rakennetta monin eri tavoin. Proteiinin osittaisen hydrolyysin ansiosta on mahdollista parantaa liukoisuutta, emulgointiaktiivisuutta, vaahtoamiskykyä, vaahtojen ja emulsioiden stabilointia. Entsyymien spesifisyyden ansiosta voit vaikuttaa vain tiettyihin proteiinimolekyylin alueisiin tai ryhmiin. On myös tärkeää, että useimmat entsymaattiset prosessit tapahtuvat vesiympäristössä ja pääsääntöisesti olosuhteissa, jotka ovat lähellä fysiologisia. Kaikki entsymaattiset muutokset proteiineissa eivät kuitenkaan ole tärkeitä elintarviketeknologian kannalta.

Joten viime aikoina sidekudosproteiinien osittaista hydrolyysiä proteaasien toimesta, lihan mureuttamista on käytetty parantamaan sen laatuindikaattoreita. Kalaproteiineissa mikrobiperäisten entsyymien vaikutuksesta amylosubtiliini, protosubtiliini, bromelain pH:ssa 6,5-7,0 ja lämpötilassa noin 30 ° C emulgoiva aktiivisuus kasvaa 1,5-kertaiseksi, liukoisuus kasvaa 20%.

Erityinen vaikutus saavutetaan yhdistämällä entsymaattinen prosessi ja kemiallinen modifiointi esimerkiksi sukkinointi. Siten kalaproteiinien entsymaattisen hydrolyysin tuotteet, joille on tunnusomaista korkea vaahtokyky, menettävät sukkinoinnin seurauksena ominaisen kalamakunsa, mikä mahdollistaa niiden käytön makeisten, jäätelön ja juomien valmistuksessa.

Äskettäin avattu tarjoaa erittäin hyvät näkymät plastiliinireaktio- prosessi, joka on päinvastainen entsymaattiselle pilkkoutumiselle, kun peptidisidokset muodostuvat uudelleen entsyymien vaikutuksesta. Tällä reaktiolla on mahdollista luoda polypeptidiketjuja, joiden molekyylipaino on noin 3000 daltonia proteiinihydrolyysituotteista. Koska yksittäiset aminohapot, mukaan lukien välttämättömät, pystyvät reagoimaan esterien muodossa, ne voidaan tarkoituksellisesti sisällyttää polypeptideihin ja proteiineihin. Lisäämällä tryptofaania, lysiiniä ja metioniinia maissiseiiniin oli mahdollista saada plasteinia, jolla oli hyvä biologinen arvo.

Soijaproteiinien biologinen arvo on alhainen johtuen niiden vähäisestä rikkipitoisista aminohapoista. Hydrolysoimalla soijaproteiinia osittain pepsiinillä, sekoittamalla se saman villakeratiinihydrolysaatin kanssa, joka sisältää monia rikkipitoisia aminohappoja, ja sitä seuraavalla plasteinireaktiolla nagaraasin (Bacilus subtilis proteaasi) vaikutuksesta saadaan plasteinia, jonka ravintoarvo on lähellä kaseiinia.

Plasteineilla, jotka on saatu sisällyttämällä proteiineihin soijaproteiineista saatuja glutamiinihappoja, on erittäin hyviä ominaisuuksia. Ensinnäkin nämä glutamiinihapot ovat liukoisia kaikissa pH-arvoissa ja kestävät lämpökoagulaatiota. Toiseksi niillä on voimakas lämpökäsitellyn lihan maku.

Plastein-reaktiolla on suuret mahdollisuudet poistaa ei-toivottuja aminohappoja proteiineista. Viimeksi mainitut sisältävät fenyylialaniinin, jonka esiintyminen aiheuttaa vakavia seurauksia fenyylioketonuriapotilaille. Osittainen entsymaattinen hydrolyysi pepsiinillä, fenyylialaniinipeptidien uuttaminen geelisuodatuksella ja myöhempi plasteinisynteesi tyrosiinin ja tryptofaanin etyyliestereiden läsnä ollessa papaiinikasvien proteaasin vaikutuksesta johtaa fenyylialaniinittomien plasteinien tuotantoon, mutta tasapainossa muissa aminoissa. hapot.

Fysikaaliset ja kemialliset modifiointimenetelmät. Fysikaalis-kemiallisissa menetelmissä proteiinijärjestelmiin vaikuttamiseksi yhdistyvät seuraavat menetelmät: kompleksin muodostus luonnollisten polymeerien (proteiinit, polysakkaridit jne.) sekä monomeerien (hiilihydraatit, rasvat) kanssa, erilaiset mekaaniset vaikutukset, lämpökäsittely jne.

Kompleksaatio tyypin mukaan proteiini-proteiini vuorovaikutus Käytännön sovellus löytyi jo aikaisemmin, mutta nyt ilmiölle on olemassa tieteellinen tulkinta. Niinpä todettiin, että erilaisten proteiinien - kalan ja viljan - yhteiskuivaus ei johda pelkästään arvokkaiden proteiiniseosten tuotantoon, vaan myös säilyttää alkuperäisten proteiinien toiminnalliset ominaisuudet. Jauhetun kalan viljan lisäaineina voidaan käyttää vehnää, riisiä tai muuta jauhoa 10-30 %.

Kasviproteiinien lisääminen puolivalmiisiin lihatuotteisiin kompleksin muodostuksen vuoksi varmistaa minimaalisen vedenpidätyskyvyn laskun lämpökäsittelyn aikana.

Proteiinien ja hiilihydraattien konjugaateille on ominaista korkeat toiminnalliset ominaisuudet, joita käytetään perinteisesti teknologisissa prosesseissa. Siten sakkaroosin kykyä nostaa munaproteiinien hyytymislämpötilaa käytetään laajasti makeisten ruokien ja makeisten teknologiassa. Hiilihydraattien kyky stabiloida eläinproteiineja matalassa ja korkeassa lämpötilassa tapahtuvan denaturoinnin vaikutukselle tunnetaan.

Kun kalaproteiineja kuivataan yhdessä monosakkaridien kanssa, muodostuu erittäin liukenevia komplekseja, joiden liukoisuus riippuu sokereiden laadusta ja niiden pitoisuudesta jauhetussa kalassa. Mitä tulee vaikutukseen tuloksena olevan tuotteen liukoisuuteen, glukoosi on tehokkain, ja sakkaroosi ja fruktoosi ovat vähemmän tehokkaita. Samoin glyseroli ja modifioitu tärkkelys stabiloivat kalan proteiineja. Mutta on pidettävä mielessä, että tässä tapauksessa luodaan olosuhteet Maillard-reaktion esiintymiselle, mikä johtaa proteiinien ravintoarvon laskuun.

Glukono-delta-laktonin lisääminen stabiloi jauhelihaa.

Tunnetaan myös menetelmiä jauhogluteenin "vahvistamiseksi" sen kompleksien muodostamisessa happamien polysakkaridien, kuten pektiinijohdannaisten kanssa, sekä mikrobien ksantaanipolysakkaridin läsnä ollessa 0,1-0,5 %.

Lisää proteiinien vastustuskykyä denaturaatiolle ja lipideille, jotka myös pystyvät muodostamaan komplekseja edellisen kanssa. Tämän ilmiön luonnetta ei ole riittävästi selvitetty, mutta siitä huolimatta sitä käytetään jauhetun makkaran valmistuksessa, jonka puolivalmiit tuotteet ovat proteiini-rasvaemulsioita.

Myös fysikaaliset altistusmenetelmät vaikuttavat proteiiniaineiden ominaisuuksien muuttamiseen. Siten intensiteetti, menetelmä ja jauhatusaste ovat avainasemassa ceteris paribus vehnäjauhon laadun muokkaamisessa. Asettamalla tietyt lämpötilaolosuhteet ne säätelevät lihajärjestelmien vedenpidätyskykyä, mureutta ja mehuutta. Lämpötila ja käsittelyn kesto säätelevät juustomassan laatuindikaattoreita. Massan samanaikainen mekaaninen sekoitus johtaa "kaseiinijyvien" muodostumiseen, joka eroaa aistinvaraisilta ominaisuuksiltaan merkittävästi juustomassasta, joka on saatu termisellä happokoagulaatiolla, mutta ilman sekoitusta.

Runsas jauhelihan ja kalan jauhatus, erityisesti kolloidimyllyissä, johtaa myofibrillisarkomeerien mekaaniseen hajoamiseen, mikä lisää vedenpidätyskykyä ja proteiinien liukoisuutta.

Kalaproteiinien tai panimojauhon osittainen lämpökoagulaatio, joka johtaa gluteeniproteiinien denaturoitumiseen, muuttaa koheesiota, antaa sinun säätää järjestelmien muodostumiskykyä ja aistinvaraisia ominaisuuksia.

PROTEIININ MUOKKAUS

(myöhään latinan kielestä modificatio-change) biogeeninen, tapahtuu valmistumisen jälkeen lähetyksiä matriisiribonukleiinihappoa tai mRNA:ta (proteiinisynteesi mRNA-templaatissa) tai kunnes se on valmis. Ensimmäisessä tapauksessa M. b. nimeltään post t ja n s l a t i n o n y, toisessa - o t r a n c l a t ion n o y. Se toteutetaan piirien decompin ansiosta. funkt. aminohappotähteiden ryhmiä sekä peptidisidoksia ja määrittää proteiinimolekyylin lopullisen muodon, sen fiziolin. , vakaus, liike solun sisällä.

Solunulkoinen (eritetty), samoin kuin monet muut. sytoplasmiset proteiinit. kalvot ja solunsisäiset osat (solun eristetyt osat) käyvät läpi glykosylaatiota, minkä seurauksena glykoproteiinit. Naib. mannoosia sisältävät ketjut, jotka ovat kiinnittyneet polypeptideihin N-glykosidisidoksella, ovat järjestäytyneet monimutkaisesti. Tällaisten ketjujen muodostumisen alkuvaihe etenee yhteistranslationaalisesti kaavion mukaisesti:

Dol-dolikoli (polyprenoli), DolHRChR-dolikolipyrofosfaatti, Glc-glukoosi, GlcNAc-N-asetyyli-D-glukosamiini, man-mannoosi

Jälkeiset. vaiheet toteutetaan posttranslationaalisesti useiden osallistujien kanssa. entsyymejä, jotka sijaitsevat eri subsellulaarisissa osastoissa. Joten vesicular stomatitis -viruksen G-proteiinille glykosidiketjut to-rogoon rakennetaan 15 hiilihydraattijäännöksestä, tällainen tapahtumasarja on vahvistettu. Ensinnäkin endoplasmisessa reticulum esiintyy kahdessa vaiheessa, terminaalisten glukoositähteiden erottamisessa kahden eri glukosidaasin osallistuessa. Sitten mannosidaasit (I ja II) poistavat 6 mannoositähdettä ja N-asetyyli-D-glukosamiinitransferaasi lisää kolme GlcNAc-tähdettä glykoproteiinimannoositähteisiin. Lopuksi Golgi-kompleksissa fukoosin, galaktoosin ja siaalihapon tähteet sitoutuvat näihin tähteisiin vastaavien transferaasien osallistuessa. Monosakkariditähteet voivat käydä läpi fosforylaatiota, sulfonointia ja muita modifikaatioita.

Erittyneiden proteiinien glykosylaatiota edeltää proteolyyttinen vaikutus. prosessointi - erotus polypeptidiketjun "signaali"-aminohapposekvenssin N-päästä. Eukaryootissa soluissa (kaikkien organismien solut, lukuun ottamatta bakteereja ja sinileviä), tämä prosessi suoritetaan translaatiolla prokaryooteissa. solujen (bakteeri- ja sinileväsolut) se voi edetä translaation jälkeen. Naib. yleiset signaalisekvenssit sisältävät 23 aminohappotähdettä. Näiden sekvenssien tunnusomaisia piirteitä ovat läsnäolo lyhyen positiivisesti varautuneen osan päässä, jota seuraa hydrofobinen osa, joka sisältää 7 - 14 aminohappotähdettä. Signaalisekvenssit päättyvät hydrofiiliseen, pituudeltaan konservatiiviseen (5-7 tähdettä) alueeseen, jonka C-päässä on useimmiten alaniinin, glysiinin, seriinin, treoniinin, kysteiinin tai glutamiinin tähteitä.

Lähes kaikki toiminnot. solunulkoisten proteiinien luokat (hormonit jne.) sisältävät disulfidisidoksia. Ne muodostuvat kysteenin SH-ryhmistä monivaiheisessa prosessissa, johon osallistuu disulfidi-isomeraasientsyymi. Keskiarvo ilmestyy alkuvaiheessaan. useita "vääriä" disulfidisiltoja, to-ruis eliminoituvat tioli-disulfidivaihdon seurauksena, Kromissa ilmeisesti on mukana kystamiini (H 2 NCH 2 CH 2 S) 2. Oletetaan, että tällaista yhteyksien "luetteloa" esiintyy enimmillään. vakaa tertiäärinen rakenne, jossa disulfidisillat ovat "hautautuneita" ja siksi ne eivät ole reagenssien ulottuvilla.

Maksimissaan solunsisäisten proteiinien yleisiä modifikaatioita ovat seriini-, tyrosiini- ja treoniinitähteiden OH-ryhmän fosforylaatio ja defosforylaatio, jotka suoritetaan proteiinikinaasi- ja fosfataasientsyymien osallistuessa kaavion mukaisesti:

ATP - adenosiinitrifosfaatti, ADP - adenosiinidifosfaatti, P - fosforihappo tai sen jäännös

Fosforylaatioon liittyy esimerkiksi entsyymien aktivaatio tai inaktivoituminen. glykosyylitransferaasit, ja myös muuttaa fiz.-chem. St. ei-entsymaattisissa proteiineissa. Reversiibelit proteiinit säätelevät esimerkiksi sellaisia tärkeitä prosesseja kuin translaatio, lipidit, glukoneogeneesi ja lihasten supistuminen.

Tuman DNA:n koodaamilla mitokondrioiden ja kloroplastien proteiineilla on ylimäärä aminohapposekvenssejä N-päässä, rukiin selektiivisesti ohjaavat polypeptidiketjut tiettyihin organellien osastoihin, minkä jälkeen ne pilkkoutuvat proteolyysin seurauksena spesifisellä osallistumisella. endopeptidaasit. Mitokondrioproteiinien esiasteiden ylimääräiset sekvenssit eroavat merkittävästi aminohappotähteiden lukumäärästä; ne voivat olla 22 - 80. Lyhyille sekvensseille on tunnusomaista korkea (20 - 25 %) positiivisesti varautuneiden aminohappotähteiden pitoisuus tasaisin välein polypeptidiketjua pitkin. Pitkät sekvenssit sisältävät lisäksi osan, joka koostuu hydrofobisista aminohapoista, jotka "ankkuroivat" prekursorin mitokondrioiden kalvojen lipidikaksoiskerrokseen.

Useiden hormonien prekursoreita tunnetaan (esim. gastriini, glukagoni ja insuliini), ruis siirtyy aktiiviseen muotoon pilkkomalla polypeptidiketju paikoissa, jotka sisältävät kaksi johdonmukaisesti sijaitsevaa pääaminohappojäännöstä (ja lysiini). Pilkkominen suoritetaan osallistumalla erityisiin. endopeptidaasi, joka toimii yhdistelmänä toisen entsyymin kanssa, jossa on karboksipeptidaasi. Jälkimmäinen poistaa terminaalisten emäksisten aminohappojen jäännökset ja saattaa transformaation päätökseen. peptidi aktiiviseksi hormoniksi. Proteolyyttisille proteiineille. aktivaatio, sisältävät myös proteinaasit (, trypsiini,), prokollageenin, veren hyytymisjärjestelmän proteiinit jne. Joissakin tapauksissa entsyymien inaktiiviset muodot (tsymogeenit) ovat välttämättömiä entsyymien tilapäiseen "säilytykseen". Joten tsymogeenit trypsiini ja kymotrypsiini (vastaavasti trypsinogeeni ja kymotrypsinogeeni) syntetisoituvat haimassa, erittyvät ohutsuoleen ja vain siellä spesifisten vaikutusten alaisena. entsyymit muuntuvat. aktiiviseen muotoon.

Laaja valikoima proteiineja (myosiini, aktiini, ribosomaaliset proteiinit jne.) metyloituu posttranslationaalisesti lysiini-, arginiini- ja histidiinitähteistä (N-metylaatio), samoin kuin glutamiini- ja asparagiinihappotähteistä (O-metylaatio). Toimii yleensä metyloivana aineena S-adenosyylimetioniini.

Joissakin eukaryooteissa Soluissa yli puolet p-rimy-proteiineista asetyloituu N-päästä. Tämä prosessi voidaan suorittaa ko- ja posttranslationaalisesti (merkitty kaaviossa vastaavasti. K. T. ja P. T.), esimerkiksi:

HSCoA-koentsyymi A, AcCoA - asetyylikoentsyymi A, Met-metioniini, Asp - asparagiinihappo

Peptideille, jotka sisältävät 3 - 64 aminohappotähdettä ja jotka erittyvät hajoamisprosessissa. elimet (, sekretiini, jne.), löydetty translaation jälkeen. C-terminaalisen tähteen amidointi (lukuun ottamatta arginiinin ja asparagiinin terminaalisia tähteitä).

Nek-ry-tyyppiset modifikaatiot ovat ominaisia erillisille proteiineille tai pienille proteiiniryhmille. Erityisesti kollageenissa ja useissa. muiden proteiinien, joilla on samanlainen aminohapposekvenssi, on havaittu sisältävän 4- ja 3-hydroksiproliinia sekä 5-hydroksilysiiniä. Proliini- ja lysiinitähteiden hydroksylaatio etenee kotranslationaalisesti ja on tärkeää ainutlaatuisen kollageenirakenteen muodostumiselle. Hydroksylysiini osallistuu kovalenttisten ristisidosten muodostumiseen kollageenin polypeptidiketjujen välillä seuraavan kaavion mukaisesti:

Ydinproteiinit (histonit, ei-histoniproteiinit) käyvät läpi adjaaation, jonka aikana adenosiinidifosfaatti-tribosyylijäännökset siirtyvät koentsyymin nikoti(NAD) akseptoriproteiineihin:

Nämä kaksi aluetta ovat erilaisia monella tapaa. näkökohtia. Erityisesti polyaetenee päivän läsnä ollessa. DNA. Useimmathmät ovat kiinnittyneet proteiineihin esterisidoksen kautta, jonka muodostavat riboositähteen 5"-asemassa oleva OH-ryhmä ja polypeptidiketjun sisällä sijaitsevan C-terminaalisen aminohapon tai glutamiinihapon COOH-ryhmä.

Erittäin tärkeä on jäännös glutamiinia - sinulle muodostumista g-karboksiglutamiinia - sinulle esiaste protrombiinin. Tätä aluetta katalysoi K-riippuvainen karboksylaasi, joka sijaitsee endoplasmisissa kalvoissa. verkkokalvo. Samanlainen piiri etenee tiettyjen muiden hyytymistekijöiden kypsymisen aikana.

Lit.: Biokemian perusteet, käänn. englannista, osa 1, M., 1981, s. 277-80; Kenraali, käänn. englannista, osa 10, M., 1986, s. 543-70; Proteiinien translaation jälkeisen modifikaation entsymologia, v. 1, L.-N. Y., 1980; The biochemistry of glycoproteins and proteoglykaans, N.Y.-L., 1980; solu biologia. Kattava tutkielma, v. 4-Translation and the behaviour of proteins, N. Y., 1980; Entsymologian menetelmät, v. 106, N.Y., 1984; Hurt E.G., Loon A.P.G.M. van, "Trends in Biochem. Sci.", 1986, v. 11, nro 5. n. 204-07. V. N. Luzikov.

Kemiallinen tietosanakirja. - M.: Neuvostoliiton tietosanakirja. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Katso, mitä "PROTEIN MODIFICATION" on muissa sanakirjoissa:

- (Myöhäinen latinalainen modificatio mittarin asettaminen, latinasta modus mitta, ulkonäkö, kuva, ohimenevä ominaisuus ja latinalainen facio to do), jonkin muuntaminen, parantaminen, muuntaminen uusien ominaisuuksien hankinnalla. Muutokset laadullisesti ... Wikipedia

Posttranslationaalinen modifikaatio on proteiinin kovalenttinen kemiallinen modifikaatio sen ribosomissa synteesin jälkeen. Monille proteiineille translaation jälkeinen modifikaatio on biosynteesin viimeinen vaihe, joka on osa prosessia ... ... Wikipedia

EcoRV-endonukleaasi kompleksissa pilkotun DNA-fragmentin kanssa. Restriktiomodifikaatiojärjestelmä on bakteerien entsymaattinen järjestelmä, joka tuhoaa soluun joutuneen vieraan DNA:n. Sen päätehtävä on suojata solua vieraalta geneettiseltä materiaalilta ... Wikipedia

Tällä termillä on muita merkityksiä, katso Proteiinit (merkitykset). Proteiinit (proteiinit, polypeptidit) ovat suurimolekyylisiä orgaanisia aineita, jotka koostuvat alfa-aminohapoista, jotka on liitetty ketjuun peptidisidoksella. Elävissä organismeissa ... ... Wikipedia

Mir-avaruusasemalla ja NASAn sukkulalentojen aikana kasvatettuja eri proteiinien kiteitä. Erittäin puhdistetut proteiinit muodostavat alhaisessa lämpötilassa kiteitä, joita käytetään tämän proteiinin mallin saamiseksi. Proteiinit (proteiinit, ... ... Wikipedia

Ja muut eukaryoottisolun kalvoorganellit Golgi-laitteisto (monimutkainen) kalvorakenne e ... Wikipedia

Golgi-laite ja muut eukaryoottisolun kalvoorganellit

erä; pl. (aminohappoyksikkö, s; g). Orgaaniset aineet, jotka yhdistävät happojen ja emästen ominaisuudet (ne ovat kaikkien eläin- ja kasviorganismien proteiinien päärakennusaine). * * * Aminohapot ovat luokka orgaanisia yhdisteitä,… … tietosanakirja

Tässä vaiheessa tapahtuu tertiäärisen rakenteen muodostuminen ja polypeptidimolekyylin prosessointi.

Ribosomiin syntetisoitu polypeptidiproteiinimolekyyli kantaa tietoa ja sitä kutsutaan konformaatiota , eli hän käy läpi muutosta käsittelyä ) tiukasti määritellyksi kolmiulotteiseksi kappaleeksi, joka jo kuljettaa toiminnallista tietoa.

Tämä pätee proteiineihin, joilla on rakenteellinen toiminta, mutta ei biologisesti inaktiivisten proteiinien esiastemolekyyleille. Niiden toiminnallinen aktiivisuus ilmenee muunnosten seurauksena ns postsynteettinen tai translaation jälkeinen muunnos . Synteesiprosessissa sen koostumukseen voidaan sisällyttää 20 aminohappoa. Translation jälkeen translaation jälkeinen modifikaatio laajentaa proteiinin toiminnallista koostumusta:

Formyylimetioniinin tai metioniinin N-pään pilkkominen;

Signaalipeptidien pilkkominen;

Proteesiryhmän kiinnitys;

Histonien ja ei-histonikromatiiniproteiinien fosforylaatio;

Lysiini- ja arginiiniradikaalien metylointi;

Oligosakkaridifragmenttien kiinnittyminen asparagiinin, seriinin radikaaleihin;

Oikean proteiinirakenteen valinta tapahtuu proteiinien osallistuessa - saattajia . Chaperoni-70-pallon pinnalla olevat hydrofobiset alueet ovat vuorovaikutuksessa syntetisoidun ketjun hydrofobisten alueiden kanssa, mikä suojaa sitä vääriltä vuorovaikutuksilta muiden sytosolisten proteiinien kanssa. Chaperones-60 ovat mukana korjaamassa väärin taittuneen tai vaurioituneen ketjun tilarakennetta.

Syntetisoitujen proteiinien kuljetus kalvojen läpi

Eukaryooteissa mRNA:ta tuotetaan tumassa ja se menee solun sytosolissa sijaitsevaan ribosomiin. Syntetisoitu proteiini siirtyy ribosomista sytosoliin. Jos sitä ei käytetä itse solun tarpeisiin, ts. viittaa viedyt (erittyvät) proteiinit , sitten se kuljetetaan solukalvon läpi matalamolekyylipainoisten peptidien (15-30 aminohappotähdettä) avulla, jotka sisältävät hydrofobisia radikaaleja. Tämä on johtava tai signaalipeptidit . Signaalipeptidisekvenssit muodostuvat ribosomeihin N-päästä proteiinisynteesin aikana signaalikodoneilla, jotka sijaitsevat välittömästi initiaattorin jälkeen, ja endoplasmisen retikulumin reseptorikohdat tunnistavat ne. Kalvoon muodostuu kanava, jonka kautta signaalipeptidi tunkeutuu endoplasmisen retikulumin säiliöön ja vetää syntetisoitua proteiinimolekyyliä mukanaan. Vaikutuksen alaisena signaalipeptidaasi N-terminaalinen signaalisekvenssi katkaistaan, ja proteiini poistuu solusta Golgi-laitteen kautta erittävän rakkulan muodossa.

Proteiinisynteesin säätely

Monien proteiinien pitoisuus solussa ei ole vakio ja muuttuu riippuen solun tilasta ja ulkoisista olosuhteista. Tämä tapahtuu proteiinisynteesin ja hajoamisnopeuksien säätelyn seurauksena.

Geenit- DNA-segmentit, jotka koodaavat tRNA:n, rRNA:n, mRNA:n synteesiä.

MRNA-synteesiä koodaavia geenejä kutsutaan proteiinigeenit .

Transkription säätely(primaarisen transkriptin muodostuminen) on yleisin mekanismi proteiinisynteesin säätelyssä.

Erottaa kaksi sääntelymuotoa – fuusioinduktio (positiivinen säätö) ja synteesin tukahduttaminen (negatiivinen sääntely).

Induktion ja tukahduttamisen käsitteet ehdottaa muutosta proteiinisynteesin nopeudessa suhteessa alkuperäinen (perus)taso .

Synteesi perustilassa - konstitutiivinen synteesi .

Jos konstitutiivisen proteiinisynteesin nopeus on korkea, proteiinia säätelee synteesin estomekanismi, ja päinvastoin, alhaisella perusnopeudella synteesi indusoituu.

Solun geneettisessä laitteessa on operoneja - DNA-segmentit, jotka sisältävät tiettyjen proteiinien rakennegeenejä ja säätelyalueita.

Geneettisen koodin lukeminen alkaa promoottorista, joka sijaitsee operaattorigeenin vieressä.

Operaattorin geeni sijaitsee rakennegeenin äärimmäisessä segmentissä. Se joko kieltää tai sallii mRNA:n replikaation DNA:han.

klo eukaryootti positiiviset sääntelymekanismit vallitsevat. Tärkein säätelykohta on transkription aloitusvaihe. Sääntelyelementtejä, jotka stimuloivat transkriptiota, kutsutaan tehostajat ja tukahduttaa sen - tiivisteet (äänenvaimentimet) . He voivat liittyä valikoivasti sääteleviä proteiineja : tehostajat - kanssa induktoriproteiinit , äänenvaimentimet - kanssa repressoriproteiinit .

Repressoriproteiini kommunikoi operonin ja säätelijägeenin välillä. Repressori muodostuu säätelijägeenissä syntetisoidun mRNA:n ytimen ribosomeihin. Se muodostaa kompleksin operaattorigeenin kanssa ja estää mRNA:n ja siten proteiinin synteesin. Repressori voi sitoutua alhaisen molekyylipainon aineisiin - induktoreihin tai efektoreihin. Sen jälkeen se menettää kykynsä sitoutua operaattorigeeniin, operaattorigeeni poistuu säätelijägeenin hallinnasta ja mRNA:n synteesi alkaa.

nisäkässoluissa olla olemassa kaksi proteiinibiosynteesin säätelytyyppiä :

- Lyhytaikainen , joka tarjoaa kehon sopeutumisen ympäristön muutoksiin;

- pitkäkestoinen, vakaa , joka määrittää solujen erilaistumisen ja elinten ja kudosten erilaisen proteiinikoostumuksen.

(myöhään latinan kielestä modificatio-change) biogeeninen, tapahtuu valmistumisen jälkeen lähetyksiä matriisin ribonukleiinihappoa tai mRNA:ta (proteiinisynteesi mRNA-matriisissa) tai kunnes se on valmis. Ensimmäisessä tapauksessa M.b. nimeltään post t ja n s l a t i n o n y, toisessa - o t r a n c l a t ion n o y. Se suoritetaan hajoavien reaktioiden vuoksi. happotähteiden funktionaaliset ryhmät sekä peptidisidokset ja määrittää proteiinimolekyylin lopullisen muodon, sen fysiologisen aktiivisuuden, stabiilisuuden ja liikkeen solussa.

Solunulkoiset (eritetyt) proteiinit, samoin kuin monet muut. sytoplasmiset proteiinit. kalvot ja solunsisäiset osat (solun eristetyt osat) käyvät läpi glykosylaatiota, minkä seurauksena glykoproteiinit. Naib. mannoosia sisältävät ketjut, jotka ovat kiinnittyneet polypeptideihin N-glykosidisidoksella, ovat järjestäytyneet monimutkaisesti. Tällaisten ketjujen muodostumisen alkuvaihe etenee yhteistranslationaalisesti kaavion mukaisesti:

Dol-dolikoli (polyprenoli), Dol-P-P-dolikolipyrofosfaatti, Glc-glukoosi, GlcNAc-N-asetyyli-D-glukosamiini, Man-mannoosi

Lähes kaikki toiminnot. solunulkoisten proteiinien luokat (entsyymit, hormonit, immunoglobuliinit jne.) sisältävät disulfidisidoksia. Ne muodostuvat kysteenin SH-ryhmistä monivaiheisessa prosessissa, johon osallistuu disulfidi-isomeraasientsyymi. Keskiarvo ilmestyy alkuvaiheessaan. useita "vääriä" disulfidisiltoja, to-ruis eliminoituvat tioli-disulfidivaihdon seurauksena, Kromissa ilmeisesti on mukana kystamiini (H 2 NCH 2 CH 2 S) 2. Oletetaan, että tällaista yhteyksien "luetteloa" esiintyy enimmillään. vakaa tertiäärinen rakenne, jossa disulfidisillat ovat "hautautuneita" ja siksi ne eivät ole reagenssien ulottuvilla.

ATP - adenosiinitrifosfaatti, ADP - adenosiinidifosfaatti, P - fosforihappo tai sen jäännös

Fosforylaatioon liittyy esimerkiksi entsyymien aktivaatio tai inaktivoituminen. glykosyylitransferaasit, samoin kuin muutos ei-entsymaattisten proteiinien fysikaalis-kemiallisissa ominaisuuksissa. Reversiibeli proteiinifosforylaatio ohjaa esimerkiksi sellaisia tärkeitä prosesseja kuin transkriptio ja translaatio, lipidiaineenvaihdunta, glukoneogeneesi ja lihasten supistuminen.

Useiden hormonien esiasteet tunnetaan (esim. gastriini, glukagoni ja insuliini), ruis siirtyy aktiiviseen muotoon pilkkomalla polypeptidiketju paikoissa, jotka sisältävät kaksi peräkkäin sijaitsevaa pääaminohappojäännöstä (arginiini). ja lysiini). Pilkkominen suoritetaan osallistumalla erityisiin. endopeptidaasi, joka toimii yhdistelmänä toisen entsyymin kanssa, jolla on karboksipeptidaasiaktiivisuutta. Jälkimmäinen poistaa terminaalisten emäksisten aminohappojen jäännökset ja saattaa transformaation päätökseen. peptidi aktiiviseksi hormoniksi. Proteolyyttisille proteiineille. aktivaatio, sisältävät myös proteinaasit (pepsiini, trypsiini, kymotrypsiini), albumiinit, prokollageenit, veren hyytymisjärjestelmän proteiinit jne. Joissakin tapauksissa entsyymien inaktiiviset muodot (tsymogeenit) ovat välttämättömiä entsyymien tilapäiseen "säilytykseen". Joten tsymogeenit trypsiini ja kymotrypsiini (vastaavasti trypsinogeeni ja kymotrypsinogeeni) syntetisoituvat haimassa, erittyvät ohutsuoleen ja vain siellä spesifisten vaikutusten alaisena. entsyymit muuntuvat. aktiiviseen muotoon.

Laaja valikoima proteiineja (histoneja, myosiinia, aktiinia, ribosomaalisia proteiineja jne.) metyloituu translaation jälkeen lysiini-, arginiini- ja histidiinitähteistä (N-metylaatio) sekä glutamiini- ja asparagiinihappotähteistä (O-metylaatio) . Toimii yleensä metyloivana aineena S-adenosyylimetioniini.

HSCoA-koentsyymi A, AcCoA - asetyylikoentsyymi A, Met-metioniini, Asp - asparagiinihappo

Peptideille, jotka sisältävät 3 - 64 aminohappotähdettä ja jotka erittyvät hajoamisprosessissa. elinten (gastriini, sekretiini, kolekystokiniini jne.), jälkikäännökset löydettiin. C-terminaalisen aminohappotähteen amidointi (lukuun ottamatta arginiinin ja asparagiinin terminaalisia tähteitä).

Ydinproteiinit (histonit, ei-histoniproteiinit) käyvät läpi adjaaation, jonka aikana adenosiinidifosfaatti-tribosyylijäännökset siirtyvät koentsyymin nikoti(NAD) akseptoriproteiineihin:

Erittäin tärkeätä on glutamiinitähteiden karboksylaatio - sinulle muodostuu g-karboksiglutamiinia - sinulle protrombiinin esiaste. Tätä reaktiota katalysoi K-vitamiinista riippuvainen karboksylaasi, joka sijaitsee endoplasmisissa kalvoissa. verkkokalvo. Samanlainen reaktio tapahtuu tiettyjen muiden hyytymistekijöiden kypsymisen aikana.

Lit.: Biokemian perusteet, käänn. englannista, osa 1, M., 1981, s. 277-80; Yleinen orgaaninen kemia, käänn. englannista, osa 10, M., 1986, s. 543-70; Proteiinien translaation jälkeisen modifikaation entsymologia, v. 1, L.-N. Y., 1980; The biochemistry of glycoproteins and proteoglykaans, N.Y.-L., 1980; solu biologia. Kattava tutkielma, v. 4-Translation and the behaviour of proteins, N. Y., 1980; Entsymologian menetelmät, v. 106, N.Y., 1984; Hurt E.G., Loon A.P.G.M. van, "Trends in Biochem. Sci.", 1986, v. 11, nro 5. n. 204-07. V. N. Luzikov.

Tunnetun intialaisen gerontologian asiantuntijan monografia, joka on omistettu ikääntymisen myötä tapahtuville muutoksille kromatiinin rakenteessa ja toiminnoissa, entsyymiaktiivisuudessa, kollageenin rakenteessa ja synteesissä sekä immuuni- ja hormonijärjestelmän toiminnassa. Myös solujen ikääntymistä ja nykyaikaisia ikääntymisen teorioita tarkastellaan.

Se on tarkoitettu biologeille, biokemisteille, gerontologeille, geriatrilleille.

Kirja:

<<< Назад

Eteenpäin >>>

Posttranslationaalinen kovalenttinen modifikaatio tapahtuu useiden proteiinien aminohappotähteiden sivuryhmissä. Kromosomiproteiinit, sekä histonit että NGP:t, syntetisoidaan sytoplasmassa ja siirretään sitten tumaan, jossa ne sitoutuvat DNA:han. Nämä proteiinit, erityisesti histonit, käyvät läpi erilaisia translaation jälkeisiä kovalenttisia modifikaatioita: fosforylaatiota, asetylaatiota, metylaatiota ja ADPribosylaatiota. Histonien H1, H2A ja H4 NH2-terminaalisen seriinitähteen asetylaatio tapahtuu translaation aikana ja on stabiili modifikaatio. H3- ja H4-histonien sisäisten lysiinitähteiden asetylaatiota ja sisäisten seriinitähteiden fosforylaatiota tapahtuu sytoplasmassa. Nämä histonit siirtyvät sitten ytimiin ja sitoutuvat DNA:han. Sisäisten lysiinien asetylaatio on palautuva. Lisäksi lysiinitähteiden palautuva modifikaatio tapahtuu histonin DNA:han sitoutumisen jälkeen. Neljän tyypin kovalenttisten modifikaatioiden kautta histonien ionikoostumus ja niiden steeriset ominaisuudet ja siten vuorovaikutus DNA:n kanssa muuttuvat (kuva 2.4).

Riisi. 2.4. Kromatiinin rakenne, joka osoittaa histonien ja NGP:iden sitoutumiskohdat DNA:n kanssa. Esitetään histonien kovalenttisia modifikaatioita, joiden seurauksena niiden sitoutuminen DNA:han muuttuu

Muutoksilla, kuten fosforylaatio ja ADPribosylaatio, histonien negatiivisten varausten määrä kasvaa, ja tämä voi johtaa niiden erottumiseen DNA:sta, mikä mahdollistaa sen transkription tai replikaation. Kun asetyloidaan, histonien positiivinen kokonaisvaraus pienenee. Tämä voi myös johtaa niiden erottamiseen DNA:sta. Samaan aikaan metylaation aikana histonimolekyylien positiivinen varaus voi kasvaa, mikä johtaa niiden voimakkaampaan sitoutumiseen DNA:han ja sen seurauksena geeniaktiivisuuden vaimenemiseen. Tietyt aminohapot ovat erityisten modifikaatioiden alaisia. Tietyt modifikaatiot tapahtuvat pääasiassa tietyissä histoneissa ja myös tietyissä solusyklin ja solukasvun vaiheissa. Siten on mahdollista, että kromosomaalisten proteiinien sivuryhmien modifikaatiot ovat geeniekspression hienosäätelymekanismi. Taulukossa. 2.3 näyttää joitain näiden muutosten ominaisuuksia.

Taulukko 2.3.Histoniketjujen kovalenttisten modifikaatioiden parametrit

Fosforylaatio

Kromosomaalisten proteiinien fosforylaatio on energiariippuvainen postsynteettinen modifikaatio. Sitä esiintyy sekä sytoplasmassa että tumassa. Ord ja Stocken osoittivat 32P:n liittymistä histoneihin in vivo. Hiljattain histonin H1 osoitettiin olevan enemmän fosforyloitunut kuin muut histonit. Tärkeimmät spesifisten cAMP-riippuvaisten proteiinikinaasien fosforylaatiokeskukset ovat histonien ja NGB:iden seriini- ja treoniinitähteiden sivuryhmät. Lysiini-, histidiini- ja arginiinitähteet fosforyloituvat vähäisessä määrin. Kinaasit ovat läsnä kromatiinin NGB-fraktiossa. Spesifiset histonikinaasit näyttävät osallistuvan tiettyjen keskusten fosforylaatioon. Naudan kateenkorvan kromatiinista oli mahdollista eristää AMP-riippuvainen kinaasi, joka fosforyloi yhden keskuksen H3-histonissa. Näiden tähteiden defosforylaatio suoritetaan fosfataasilla, joita on myös NGB-fraktiossa. On luotettavasti osoitettu, että entsyymien fosforylaatio ja defosforylaatio ovat yksi tärkeimmistä mekanismeista niiden aktiivisuuden säätelyssä, koska nämä konformaatiomuutoksia aiheuttavat modifikaatiot siirtävät entsyymejä aktiivisesta tilasta inaktiiviseen ja päinvastoin. Tällaisilla modifikaatioilla kromosomiproteiinien molekyyleissä tapahtuu rakenteellisia muutoksia, jotka voivat johtaa kromatiinin toiminnallisiin muutoksiin. Histonin fosforylaatio-defosforylaatioreaktio on esitetty alla:

Kromosomaalisten proteiinien molekyyleistä löydettiin kahdentyyppisiä fosfaattiryhmien lisäyksiä. Yksi niistä, mukaan lukien P-O-sidos, on ominaista seriini- ja treoniinitähteille, ja tämä sidos on haponkestävä. Toinen tyyppi sisältää P-N-sidoksen, joka muodostuu lysiini-, histidiini- ja arginiinitähteissä. Tämä sidos on epästabiili happamissa väliaineissa.

Histonien fosforylaatio

Fosforylaatioprosessi - kromosomaalisten proteiinien sisäisten jäämien defosforylaatio tapahtuu suurella nopeudella. Nopeaa fosforylaatiota ei havaita vain jakautuvissa, vaan myös jakautumattomissa soluissa sen jälkeen, kun niitä on stimuloitu erilaisten efektorien avulla. Histoni H1 on pääasiallisesti alttiina fosforylaatiolle, ts. histonin fosforylaatio ei ilmeisesti vaikuta kromatiinin transkriptioaktiivisuuteen.

Histoni H1-fosforylaatiokeskukset ovat erilaisia solusyklin eri vaiheissa. Ser-37 fosforyloituu G1-faasissa, Ser-114 S- ja G2-faasissa, Ser-180 M-faasissa. Ilmeisesti tämä johtuu H1-kinaasien moninaisuudesta, joista jokainen on spesifinen. Nopeasti kasvavien solujen on osoitettu sisältävän spesifistä histonikinaasia, joka katalysoi treoniinitähteiden, mutta ei Ser-37:n ja Ser-105:n, fosforylaatiota. Kun toinen Ser-37- ja Ser-105-tähteistä tai molemmat fosforyloidaan, histoni H1:n sitoutumisaste DNA:han vähenee merkittävästi. Tällaiset erot eri fosforylaatiokeskusten ominaisuuksissa voivat selittää histoni H1:n toiminnallisen roolin kromatiinin kondensaatiossa. Kun eri kohdat fosforyloidaan, kromatiini dekondensoituu eri tavoin, mikä avaa DNA:n eri osia.

On osoitettu, että histonin fosforylaatio liittyy kromatiinin rakenteen muutoksiin, erityisesti mitoosin aikana. Suuri fosforylaationopeus havaitaan kiinanhamsterin munasarjasolujen mitoosin aikana. Samat modifikaatiot havaitaan HeLa-soluissa. Histoni H1:n fosforylaation keskukset mitoosin aikana (Him) eroavat interfaasin (NI) keskuksista. On ehdotettu, että histoni H1-fosforylaatio on välttämätön faasien välisen kromatiinin kondensoimiseksi kromosomeihin. Tämä on yhdenmukainen tietojen kanssa, jotka osoittavat, että kolmoisfosforyloitu histoni H1 sitoutuu DNA:han voimakkaammin kuin defosforyloitu histoni. Limaisessa sienessä Prysarum polycephalum histoni H1:n fosforylaatio lisääntyy G2-vaiheen keskellä ja lisääntyy jyrkästi profaasiin asti. Defosforylaatio tapahtuu mitoosin viimeisessä vaiheessa.

Eri keskusten fosforylaatiota havaitaan myös histonissa H3, mutta sitä ei löydy histoneista H2A, H2B ja H4. Yksityiskohtaisissa tutkimuksissa kiinanhamsterin munasarjan H1- ja H3-histonien fosforylaatiosta mitoosin aikana osoitettiin, että useimmissa eukaryoottisoluissa 2–4 H1-histonin keskusta fosforyloituu S-vaiheessa ja lisäkeskuksia mitoosin aikana (M) . Fosforylaatiokeskukset S- ja M-faasissa näyttävät olevan riippumattomia. Lisäksi nämä keskukset ovat erilaisia kuin ne, jotka osallistuvat vasteeseen hormonin toimintaan. Esiprofaasin alkuvaiheessa, kun kromatiinin aggregoituminen alkaa, histonissa H1 on 1–3 fosfaattiryhmää molekyyliä kohden, eikä histoni H3 fosforyloidu. Prometa- ja anafaasin aikana, kun kromatiini aggregoituu, kaikki H1-histonimolekyylit sekä H3 superfosforyloituvat ja niissä on 3–6 fosfaattiryhmää molekyyliä kohden. Tämä voi johtua spesifisen ATP-histonifosfotransferaasin pitoisuuden 6-10-kertaisesta kasvusta mitoottisissa soluissa. Superfosforylaation ansiosta kromatiinifibrillit voivat kiertyä superkeloiksi. Telofaasissa, kun kromatiini hajoaa, molemmat histonit, H1 ja H3, defosforyloituvat. Kun solut siirtyvät G1-faasiin, histoni H1 defosforyloituu täysin. Siten H1m-histonin superfosforylaatio ja H3-histonin fosforylaatio ovat mitoottisia tapahtumia, jotka tapahtuvat vain, kun kromosomit ovat täysin kondensoituneita. Siksi kromatiinin kondensaatio mitoosin aikana vaatii H1- ja H3-histonien korkeaa fosforylaatioastetta, kun taas defosforylaatio rajoittaa tätä prosessia interfaasissa. Yllättävää on kuitenkin se tosiasia, että korkealla fosforylaatioasteella, kun näyttäisi siltä, että histonien H1 ja H3 kompleksin pitäisi dissosioitua DNA:sta niiden negatiivisten varausten lisääntymisen vuoksi, havaitaan kondensaation lisääntymistä. Lisätutkimusta tarvitaan sen perusmekanismin selvittämiseksi, jolla kromosomien kondensaatio ja dekondensaatio tapahtuu. Kehittyvässä rotan maksassa histoni H1-fosforylaatio on merkittävää, mutta se on merkityksetöntä aikuisten eläinten maksassa. Fosforylaatio kuitenkin lisääntyy, kun maksasolut jakautuvat osittaisen hepatektomian jälkeen. Osoitettiin, että näissä olosuhteissa P-O- ja P-N-sidosten lukumäärän suhde maksassa muuttuu. P-N-sidoksia löytyy pääasiassa histoneista H1 ja H4. Hl-kinaasipitoisuus ei muutu solusyklin aikana, mutta H4-kinaasin määrä kasvaa DNA-synteesin aikana. Histoni H4 fosforyloituu myös maksimaalisesti S-vaiheessa, oletetaan, että histidiinitähteet ovat hyökkäyskeskuksia. Siten fosforylaation tuloksena histoni H4 voidaan erottaa DNA:sta, mikä edistää sen replikaatiota. Tästä voidaan ilmeisesti päätellä, että histonin fosforylaatio on välttämätöntä DNA:n replikaatiolle, jota seuraa solun jakautuminen. On osoitettu, että eristettyjen rotan maksan nukleosomien transkriptio tehostuu fosforylaation jälkeen. Fosforyloidut ja fosforyloimattomat H1-histonit eroavat toisistaan kyvyssään tukahduttaa kromatiinimatriisin aktiivisuutta. Fosforyloiduilla histoneilla havaittiin olevan muuttunut konformaatio käyttämällä ympyrädikroismimenetelmää. Tämä saattaa selittää sen tosiasian, että modifioidut histonit aiheuttavat kromatiinin derepression.

Histoni H5 on myös alttiina fosforylaatiolle. Lintujen punasoluissa histoni H5 fosforyloituu pian synteesin jälkeen ja defosforyloituu sitten solun kypsyessä. Toisin kuin muut histonit, histoni H5 defosforyloituu genomin inaktivaation ja kromosomien kondensaation aikana. Fosforyloitu histoni H5 ei ole yhtä tehokas indusoimaan muutosta DNA-konformaatiossa kuin sen defosforyloitu muoto. Fosforyloituja tähteitä (sarja) löytyy H5-histonin alueilta, jotka ovat vahvasti emäksisiä ja liittyvät DNA:han. Fosfaateista 50 % on alueella 1-28 ja loput alueella 100-200. Spermatogeneesin aikana joissakin nisäkäslajeissa protamiinit läpikäyvät fosforylaatio-defosforylaatiota, mikä näyttää olevan välttämätöntä DNA:n pakkaamiseksi.

NGB:n fosforylaatio

NGB:t ovat erittäin fosforyloituja ja sisältävät sekä P-O- että P-N-sidoksia. Niiden fosforylaatiota uskotaan katalysoivan muut kinaasit kuin ne, jotka katalysoivat histonien fosforylaatiota. Fosforylaatiolle olennaista on proteiinikinaasien ja cAMP:n pitoisuus. Kalsitoniini stimuloi luusolujen NHP:iden fosforylaatiota viljelmässä, erityisesti pienimolekyylipainoisten proteiinien (10 000-45 000), mutta estää korkean molekyylipainon NHP:iden fosforylaatiota. Samaan aikaan lisäkilpirauhashormoni stimuloi suuren molekyylipainon omaavan NGP:n fosforylaatiota. Siten kaksi kalsiumaineenvaihduntaan vastakkaisella tavalla vaikuttavaa peptidihormonia voivat toteuttaa toimintansa fosforyloituneiden NHP:iden avulla. Steroidihormonit indusoivat myös NHP:n fosforylaatiota.

NGB:iden fosforylaatio riippuu solutyypistä ja niiden fysiologisesta tilasta. Tämän prosessin nopeus vaihtelee synkronoiduissa HeLa-soluissa in vitro, suurin nopeus havaitaan G1- ja S-vaiheissa. Kun lepäävät LC-solut alkavat lisääntyä nopeasti, yksi varhaisimmista tapahtumista on NHP:iden fosforylaatio. Kun rotan maksasolujen ytimiin lisätään polyamiineja, spermiiniä ja spermidiiniä, tuman proteiinikinaasin aktiivisuus lisääntyy 2–3-kertaiseksi ja NGB:n fosforylaationopeus on moninkertainen. klo Physarlum polyamiinit stimuloivat useiden ainutlaatuisten NGP:iden fosforylaatiota.

Toisin kuin fosforyloidut histonit, jotka vaikuttavat kromatiinin rakenteeseen, fosforyloidut NHP:t osallistuvat geeniekspressioon. HeLa-solujen fosforyloidut NHP:t G1-vaiheessa stimuloivat histonigeenien transkriptiota G1-vaiheessa, vaikka nämä geenit ovatkin inaktiivisia tässä vaiheessa. Fosforyloidut NGP:t lisäävät transkriptiota, kun taas defosforyloidut vähentävät sitä. Tämän vaikutuksen mekanismi on luultavasti proteiinien suorassa vuorovaikutuksessa DNA:n kanssa. Tämä johtopäätös seuraa seuraavista havainnoista: NGB:illä on erilaiset fosforylaatiokyvyt, tapa, jolla ne fosforyloidaan, riippuu kudostyypistä; Fosforylaatiossa tapahtuvien muutosten myötä kromatiinin rakenne ja geenien aktiivisuus muuttuvat, ja fosforyloidut NGP:t sitoutuvat spesifisesti DNA:han. Rintasyöpäsolujen NGB hormoniriippuvaisen kasvun vaiheessa ja regression aikana fosforyloituu eri tavalla. Kun ihmisen W1-38-fibroblastikromatiini muotoillaan uudelleen DNA:sta ja fosforyloimattomista tai fosforyloiduista NGP:istä, transkriptionopeus on paljon korkeampi jälkimmäisessä tapauksessa.

Asetylointi

On raportoitu asetyyliryhmien läsnäolosta histoneissa. Histonin asetylaation eristetyissä ytimissä kuvasivat ensin Allfrey et ai. Histoneista löydettiin kahden tyyppisiä asetyloituja aminohappotähteitä: a) histonien H1, H2A ja H4 NH2-terminaalinen sarja asetyloidaan N-asetyyliseriiniksi; se on peruuttamaton synteettinen modifikaatio, jota katalysoi sytosoliin sisältyvä entsyymi; b) asetyloituja sisäisiä lysiinitähteitä muodostuu sytosolissa ja tumassa tapahtuvan postsynteettisen reaktion seurauksena histonien siirtyessä sytosolista ytimeen ja sitoutuneena DNA:han. Histonin H1 sisäisten tähteiden asetylaatio on joko merkityksetöntä tai puuttuu. Yksi keskus asetyloituu histonissa H2A ja neljä keskusta kussakin histonissa H2B, H3 ja H4. Lysiinitähteiden asetylaatiota katalysoi asetyylitransferaasi, joka on NGB:n komponentti. Sisäisten lysiinitähteiden a-NH2-ryhmät, jotka sijaitsevat puolisten histonien NH2-päissä, asetyloidaan a-N-asetyllisiiniksi, ja yksi molekyyli voi sisältää enintään neljä asetyyliryhmää. Tämä on energiasta riippuvainen reaktio, jossa asetyyliryhmän lähde on asetyyli-CoA. Deasetylaatiota katalysoi deasetylaasi, jota on myös kromatiinissa. Reaktiokaavio on esitetty alla:

Histonin H3:n sisäiset lysiinitähteet 9, 14, 18 ja 23 ja histonin H4 5, 8, 12 ja 16 asetyloidaan. Nämä tähteet sijaitsevat polypeptidiketjun NH2-terminaalisella alueella, joka on vahvasti emäksinen ja vuorovaikuttaa DNA:n happamien ryhmien kanssa. Asetyloidut histonit sitoutuvat DNA:han heikommin kuin deasetyloidut. Sisäisten lysiinitähteiden asetylaatio on palautuva prosessi ja tapahtuu hyvin nopeasti erilaisissa olosuhteissa. Asetylointireaktion puoliintumisaika on hyvin lyhyt, vain noin 3 minuuttia. Kaksi histoniasetyylitransferaasia on eristetty, joilla on erilaiset pH-optimit. Mn2+-ionit estävät asetylaatiota. Tämä tosiasia näyttää olevan tärkeä, koska kaksiarvoiset kationit ovat välttämättömiä DNA-riippuvaisen RNA-polymeraasin toiminnalle. cAMP, joka vaikuttaa fosforylaatioon, ei vaikuta asetylaatioon. Asetylaation maksiminopeus saavutetaan interfaasissa; kun solut tulevat mitoosiin, se vähenee. Pienin reaktionopeus havaitaan profaasissa ja metafaasissa, jolloin kromosomit ovat eniten kondensoituneita. Kun solut tulevat telofaasiin ja kromosomien koko kasvaa, histoni H4:n asetylaationopeus kasvaa. Minimaalinen RNA-synteesi havaitaan profaasissa ja metafaasissa, kun kromosomit ovat voimakkaasti kondensoituneita. On tärkeää, että H4-histonin asetylaatio on myös minimaalista juuri näissä kahdessa solusyklin vaiheessa. Histonien H3 ja H4 asetylaatio linnun erytroblasteissa vähenee, kun ne kehittyvät kypsiksi punasoluiksi, joissa kromatiini on erittäin kondensoitunutta ja inaktiivista joko transkriptiossa tai replikaatiossa. Siten histonin deasetylaatio korreloi transkription eston kanssa, ja päinvastoin, asetylaatio stimuloi transkriptiota. Koska nukleosomaaliset histonit ovat vähemmän positiivisesti varautuneita asetyloituina, ne voidaan erottaa DNA:sta, jolloin DNA on käytettävissä transkriptiota varten.

Jos kromatiinista poistetaan proteiini, sen transkriptio paranee. On osoitettu, että kun RNA-synteesiä stimuloidaan lymfosyyteissä mitogeeneillä, kohdekudoksissa hormoneilla ja maksassa, histonin asetylaatio tapahtuu ensin osittaisen hepatektomian jälkeen. Nukleosomaalisten histonien asetylaation seurauksena vasikan kateenkorvan kromatiinin transkriptio tehostuu. Jos histonit H2A ja H2B lisätään DNA:han, josta puuttuu kromatiini, transkriptio vaimenee. Kuitenkin, jos nämä kaksi histonia asetyloidaan sitten, repressio pysähtyy. H3- ja H4-histonien asetylaatio stimuloi myös transkriptiota. Asetylaation on osoitettu edeltävän RNA-synteesin lisääntymistä. Histoniasetylaatiota ei tapahdu vain jakautuvissa, vaan myös jakautumattomissa soluissa, joissa merkittävä osa kromatiinista on transkription suhteen inaktiivista. Histoniasetylaatio stimuloi ketjun pidentymistä transkription aikana. On mahdollista, että efektorien spesifisesti "päälle ottamien" geenien transkriptiota säätelee histonin ja/tai NGP:n asetylaatioaste.

Yllä olevat johtopäätökset vahvistavat seuraavat tosiasiat. Transkriptionaalisesti inaktiivisella siliaattiheterokromatiinilla on alhainen asetylaatioaste, kun taas eukromatiini on transkriptionaalisesti aktiivinen ja erittäin asetyloitunut. Transkriptionaalisesti aktiiviset makroytimet Tetrahymena pyriformis sisältävät asetyloituja histoneita, kun taas repressoidut mikroytimet eivät. Jauhojuuren aktiiviset äidin kromosomit sisältävät huomattavasti enemmän asetyyliryhmiä kuin inaktiiviset isän kromosomit. Soluilla tehdyissä tutkimuksissa Drosophila viljelmässä osoitettiin, että 14C-asetaatti sisältyy pääasiassa histoneihin H3, H4 ja H2B, ja 32P-fosfaatti sisältyy histoneihin H1, H3 ja H4. Suurin sekä 14 C-asetaatin että 32 P:n pitoisuus havaitaan histonissa H3. Kun kromatiinin matriisiaktiiviset ja matriisin inaktiiviset alueet erotettiin DNaasi II:lla pilkkomisen jälkeen, ensimmäisten havaittiin sisältävän enemmän molempia merkkejä (14 C ja 32 P). Nämä tiedot tukevat ehdotusta, että erot transkriptoitujen ja transkriptioimattomien kromatiinialueiden välillä johtuvat osittain spesifisistä histonien modifikaatioista tietyissä lokuksissa.

Taimen kivessolujen histonin asetylaatioastetta tutkittiin inkuboimalla niitä 14C-asetaatin kanssa. Histonit H2A, H2B ja H3 asetyloidaan yhdessä paikassa, kun taas histoni H4 asetyloidaan yhteen, kahteen, kolmeen ja neljään asemaan. Kun asetyloinnin jälkeen saatuja nukleosomeja käsiteltiin trypsiinillä, neljän histonin NH2-terminaaliset alueet, jotka sisälsivät lysiinijäännöksiä ja olivat yhteydessä DNA:han, poistettiin. Nämä lysiinijäännökset vain asetyloitiin. Jos nukleosomit katkaistaan sitten nukleaasilla, vapautuu DNA-fragmentteja, yleensä nukleaasiresistenttien NH2-terminaalisten alueiden läsnä ollessa. Asetylaatio lisää DNaasi I:n aiheuttamaa kromatiinin pilkkoutumisnopeutta. Kromatiini, joka sisältää voimakkaasti asetyloituja histoneja, pilkkoutuu helpommin DNaasi I:n vaikutuksesta, mutta ei mikrokokkinukleaasin vaikutuksesta. Kun taimenen kiveksen kromatiini pilkottiin DNaasi II:lla, saatiin transkriptionaalisesti aktiivinen fraktio, joka sisälsi erittäin asetyloitua H4-histonia. HeLa-solujen histonit H3 ja H4 ovat erittäin asetyloituneita, kun niitä kasvatetaan butyraatissa. Tällaisten solujen nukleosomaalinen DNA hydrolysoituu DNaasi I:n vaikutuksesta 5-10 kertaa nopeammin. Tässä tapauksessa DNA katkaistaan spesifisesti kohdasta, jossa normaaleissa olosuhteissa katkeamista ei tapahdu. On myös osoitettu, että DNaasi I pilkkoo ensisijaisesti DNA:ta niiltä kromatiinin alueilta, jotka ovat erittäin asetyloituneita. Ilmeisesti näiden alueiden nukleosomit käyvät läpi konformaatiomuutoksia asetyloinnin jälkeen. Koska tällaiset muutokset ovat välttämättömiä, jotta RNA- ja DNA-polymeraasit voivat käyttää DNA:ta templaattina, on mahdollista, että asetylaatio on yksi niistä. tapoja, joilla histonit erotetaan osittain DNA:sta, jolloin jälkimmäinen on entsyymien käytettävissä. Siten asetylaatio on tärkeää sekä kromatiinin toiminnalle että sen rakenteelle ja konformaatiolle. On ehdotettu, että histoni H4 sitoutuu DNA:han mekanismilla, jonka ensimmäisissä vaiheissa tapahtuu asetylaatio. Sitten voi tapahtua deasetylaatiota, mikä johtaa sähköstaattisiin vuorovaikutuksiin, jotka kiinnittävät konformaation. Merisiilin spermatidissa, joka ei syntetisoi RNA:ta, histoni H4 on täysin deasetyloitunut, kun taas alkiossa, jossa havaitaan korkeaa geeniaktiivisuutta, se asetyloituu. Siten H4-histonin asetylaation ja kromatiiniaktiivisuuden välillä on suora korrelaatio.

Histoniasetylaation roolin tutkimista kromatiinin toiminnassa helpotti se tosiasia, että butyraatin läsnä ollessa tämä modifikaatio voimistuu ja histonit H3 ja H4 ovat spesifisesti hyperasetyloituneita, koska butyraatti estää histonideasetylaasia. Butyraatti estää ensisijaisesti endogeenistä H3- ja H4-histonideasetylaasia, mutta se ei vaikuta asetylaationopeuteen. Ilmeisesti histonideasetylaasi voi olla tärkeä rooli asetylaation metabolisessa säätelyssä. Kun histonit hyperasetyloidaan, niihin liittyvä DNA HeLa-soluissa tulee helpommin DNaasi I:n, mutta ei stafylokokkinukleaasin, ulottuville. DNaasi I edistää myös H3- ja H4-histonien poistumista kompleksista. Samanaikaisesti DNA-synteesi estyy. Voidaan olettaa, että histonin asetylaatiota vaaditaan erityisesti transkriptioon eikä replikaatioon. Toisin kuin fosforylaatio, joka on tyypillistä histonille H1 ja vain jakautuville soluille, asetalisaatiota tapahtuu pääasiassa histoneissa H3 ja H4 sekä jakautuvissa ja jakautumattomissa soluissa, jotka ovat metabolisesti aktiivisia. Tämä vahvistaa oletuksen, että nukleosomaalisten histonien asetylaatiolla on tärkeä rooli transkriptiossa. Hyvin vähän tiedetään NGB:n asetyloinnista; Eräässä paperissa kerrotaan, että HMG-proteiinit vasikan kateenkorvan ytimistä ja ankan erytrosyyteistä asetyloituvat.

Metylointi

Histonin metylaatio on synteettinen palautumaton modifikaatio, jota katalysoi kromatiinin NGB-fraktiossa oleva histonimetyylitransferaasi III. Tämän muunnelman löysivät ensimmäisenä Alfrey et ai. Histonimetyylitransferaasi III katalysoi CH3-ryhmän siirtymistä S-adenosyylimetioniinista lysiinitähteen α-NH2-ryhmään, kuten alla on esitetty:

Tämä histonien modifikaatio tapahtuu niiden sitoutumisen jälkeen DNA:han. Histonimetyyliryhmät, toisin kuin fosforyyli- ja asetyyliryhmät, eivät joudu lisäreaktioihin. Tämän seurauksena metylaatio on vakaa prosessi. Sytoplasminen entsyymi metylaasi I metyloi arginiinia ennen kuin histoni tulee tumaan. NGB:t metyloidaan erityisellä entsyymillä. Yksi, kaksi tai kolme metyyliryhmää voidaan liittää a-N-lysiinitähteen atomiin, jotka sama entsyymi tuo peräkkäin. Siksi metyylilysiinitähteet voivat olla mono-, di- tai trimetyylilysiiniä. Histonit H3 ja H4 ovat pääasiassa metyloituja. Histonissa H3 mono-, di- ja trimetyylilysiinien suhde on 1,8:1,0:0,45. Histonissa H4 mono- ja dimetyylilysiinin suhde on 0,7:1,0. Siten histoni H3 on enemmän metyloitunut kuin histoni H4. Puhdistetut histonit, toisin kuin kromatiiniin sitoutuneet histonit, eivät sovellu metylaatioon. Metyloidut histonit H3 ja H4 voidaan eristyksen jälkeen metyloida edelleen keskuksissa, jotka ovat erilaisia kuin niissä, joissa kromatiiniin sitoutuneiden histonien reaktio tapahtuu. Ilmeisesti nämä lisäkeskukset ovat saavuttamattomissa metylaatiolle johtuen kromatiinin erityisestä konformaatiosta. Metyylilysiinit sijaitsevat lähellä asetyloituja lysiinejä.

H3- ja H4-histonien metylaatio tapahtuu vain NH2-terminaalisella alueella. Vasikan kateenkorvasta peräisin oleva histoni H3 metyloituu Lys-9:ssä ja Lys-27:ssä ja histoni H4 metyloituu Lys-20:ssä. Molemmat histonin H3 lysiinit voivat olla mono-, di- ja trimetyloituja, mutta trimetyylilysiiniä ei muodostu histoniin H4. Histoni H3:ssa on lisäksi metylaatiokeskus - Lys-4. Histonin H3- ja H4-metylaatiokeskukset sekä niiden aminohapposekvenssit ovat erittäin konservoituneita. K m ja V max H3- ja H4-histonien metylaatiolle ovat erilaisia. S-adenosyylihomokysteiini, metyylitransferaasi III:n katalysoima reaktiotuote, on kilpaileva substraatti-inhibiittori.

Histonien metylaatio HeLa-soluissa tapahtuu pääasiassa S-vaiheessa. Kudosviljelmässä metylaatio etenee koko solusyklin ajan, mutta maksiminopeus havaitaan S- ja G2-vaiheiden välillä ennen mitoosin alkamista. Mahdollisesti metylointi on tarpeen kromatiinin valmistamiseksi mitoosia varten. Osittaisen hepatektomian jälkeen histonien metylaatio tapahtuu solulle tärkeän S-vaiheen jälkeisenä aikana. Histonien H3 ja H4 metylaatioaste näyttää olevan sama kaikissa elimissä, mutta muuttuu iän myötä. Kymmenen päivän ikäisillä rotilla mono-, di- ja trimetyylilysiinien moolisuhde histonissa H3 on 0,55:1,0:0,35. Mono- ja dimetyylilysiinien moolisuhde H4-histonissa samassa iässä on 0,1:0,9. Iän myötä siirtyy asteittain kohti enemmän metyloituneita muotoja. Histonit H3 ja H4 aikuisten rottien aivoissa eivät päivity, kuten myös niiden metyyliryhmät eivät päivity polypeptidiketjuista riippumatta. Honda ym. ovat osoittaneet, että histonin metylaatio on peruuttamatonta myös muissa kudoksissa. Kun nuorille rotille injektoitiin leimattua lysiiniä ja metioniinia, merkittäviä määriä kutakin leimaa löydettiin aivojen histoneista. Kuitenkin vain jälkiä näistä jälkistä löydettiin aikuisilta. Jos aikuisten rottien aivosolujen ytimiä inkuboidaan S-adenosyylimetioniinin kanssa, H3- ja H4-histoneissa ei ole yhtään metyyliryhmää. Nämä tulokset osoittavat, että histonin metylaatio päättyy ennen kypsyyttä. Metyloiduilla histoneilla voi olla useita tehtäviä. 1) Lysiinitähteiden metylaation aikana, erityisesti trifenyylilysiinien muodostumisen aikana, lysiinin α-NH2-ryhmän pK kohoaa ja histonien emäksisyys kasvaa. Tämä voi tehostaa histonien sitoutumista DNA:han. 2) Histonien H3 ja H4 metylaatiolla voi olla tärkeä rooli nukleosomien rakenteessa. 3) Metyloidut histonit voivat peruuttamattomasti "lukita" DNA:n ja estää replikaation. Ehkä tämä selittää solujen siirtymisen postmitoottiseen tilaan. 4) Metyloidut histonit voivat estää transkriptiota. Lisätutkimuksia tarvitaan arvioimaan histonimetylaation roolia kromatiinin rakenteessa ja toiminnoissa.

ADPribosylaatio

On raportoitu, että poly-ADPriboosi sitoutuu kovalenttisesti tuman proteiineihin. Tämän reaktion on osoitettu katalysoivan kromatiiniin liittyvän poly-ADPriboosipolymeraasin. Naudan kateenkorvasta peräisin oleva entsyymimolekyyli koostuu yhdestä polypeptidiketjusta, jossa on mol. paino 130 000; tämä entsyymi on täysin aktiivinen vain DNA:n läsnä ollessa. Se liittyy kromatiinin internukleosomaaliseen alueeseen ja näyttää edistävän korkeamman asteen kromatiinirakenteiden muodostumista. Substraatti tässä reaktiossa on NAD+. Entsyymiä estävät nikotiiniamidi, tymidiini, sytokiniinit ja metyyliksantiini. Histoni H1 ja jossain määrin histoni H2B käyvät läpi ADPribosylaation sekä in vivo että in vitro. Muut nukleosomaaliset histonit rotan maksassa modifioituvat erittäin heikosti, jos ollenkaan. ADPribosylaation paikkaa histonissa H1 ei ole vielä lopullisesti tunnistettu. On ehdotettu, että se on kiinnittynyt eetteriin glutamaattiin. Entsyymin avulla kahdesta yhteentoista ADPriboosimolekyyliä viedään peräkkäin histoniin. ADPriboosin 65 tähteen haarautuneiden ketjujen läsnäoloa on raportoitu rotan maksasolujen ytimissä. Muokkaus näyttää menevän näin:

Seriinin fosforylaatio häiritsee ADPribosylaatiota. Sarja voidaan myös ADPribosyloida. Histoni H 6 (taimen siittiöiden HMG-proteiini), protamiinit ja jotkin NGP-komponentit ovat myös ADPribosyloituneita. Sidos ADPriboosin kanssa on epästabiili alkalisessa ympäristössä. Poly(ADPriboosi)glykohydrolaasi katkaisee polymeerin histonista. ADPribosyloidut histonit erotetaan helpommin kromatiinista kuin muut modifioidut histonit. Ilmeisesti histonien sitoutuminen DNA:han heikkenee ADPribosylaation jälkeen. Tämä johtuu histonien negatiivisten varausten lisääntymisestä ja lisäksi molekyylin suuresta koosta, joka voi muuttaa kromatiinin rakennetta. ADPriboosipolymeerien toimintaa, jotka kiinnittyvät kovalenttisesti paitsi histoneihin myös HB:ihin, ei ole vielä selvitetty. Niiden oletetaan osallistuvan DNA:n synteesiin ja korjaamiseen, kromosomien rakenteen muodostukseen ja solujen erilaistumiseen. ADPriboosipolymeraasin pitoisuus kasvaa 3–4-kertaiseksi G1-vaiheessa ja hiiren erytroleukemiasolujen erilaistumisprosessissa. HeLa-soluissa poly-ADPribosylaatio on voimakkainta G1-faasissa ja heikointa S-faasissa.ADPribosylaation tuloksena DNA:sta voidaan erottaa tuman proteiinit, mikä edistää sen replikaatiota S-vaiheessa. Siten kyseinen modifikaatio voi olla tarpeen DNA:n replikaatiolle. Tätä tukee se tosiasia, että DNA-synteesi kanan maksasta eristetyissä ytimissä lisääntyy ADPribosylaation jälkeen.

Polyamiinit spermiini, spermidiini ja putreskiini stimuloivat ydinproteiinien ADPribosylaatiota tässä järjestyksessä. Mn 2+:lla on myös stimuloiva vaikutus. H1-histonien ADPribosylaatio HeLa-soluissa lisääntyy lähes 3-kertaiseksi polyamiinien läsnä ollessa. Spermiini stimuloi NGB-solujen ADPribosylaatiota viljelmässä ja Mn2+ stimuloi histonien ADPribosylaatiota. Jos sekä spermiiniä että Mn2+:a on läsnä inkubaatioalustassa, NGB:t modifioituvat enemmän kuin histonit. Näin ollen polyamiineilla ja metalli-ioneilla näyttää olevan säätelyvaikutus ydinproteiinien ADPribosylaatioon.

Yhteenvetona voidaan todeta, että kromosomaalisten proteiinien, erityisesti histonien, kovalenttisilla modifikaatioilla voi olla merkittävä vaikutus kromatiinin rakenteeseen ja toimintoihin. Modifiointireaktioiden pääominaisuudet on esitetty kuvassa. 2.4 ja ovat seuraavat. 1) Fosforylaatio ja ADPribosylaatio tapahtuvat pääasiassa histonissa H1, kun taas asetylaatio ja metylaatio tapahtuvat nukleosomaalisissa histoneissa. 2) Fosforylaatio, ADPribosylaatio ja asetylaatio johtavat histonien positiivisen kokonaisvarauksen vähenemiseen ja niiden erottumiseen DNA:sta, kun taas metylaatio johtaa positiivisen varauksen kasvuun, mikä tekee sidoksesta DNA:n kanssa vahvemman. 3) Histonit voivat kokea kaikki nämä muutokset samanaikaisesti, mikä johtaa merkittäviin muutoksiin niiden ionirakenteessa. 4) Fosforylaatio on ilmeisesti yleinen ilmiö: se on vähemmän spesifistä kuin muut modifikaatiot ja tapahtuu jakautuvissa soluissa koko solusyklin ajan. Ilmeisesti fosforylaatio on välttämätöntä DNA:n replikaatiolle ja solujen jakautumiselle. Muut kolme muutosta ovat luultavasti tarkempia. Asetylaatio tapahtuu pääasiassa metabolisesti aktiivisissa soluissa ja näyttää olevan mukana transkriptioprosessissa. Metylaatio, joka on peruuttamaton prosessi, voi olla tärkeä geenitoiminnan tukahduttamiselle ja erilaistumiselle. 5) Kaikkia näitä modifikaatioita moduloivat spesifisesti erityiset endogeeniset efektorit, mukaan lukien hormonit. Kromosomaalisten proteiinien spesifisiä ja differentiaalisia modifikaatioita voi tapahtua eri elämänjaksoina ja johtaa selektiiviseen geeniekspressioon.

Vaikka histonien kovalenttisista modifikaatioista on kertynyt huomattava määrä tietoa, tällaisista NGP:iden modifikaatioista tiedetään suhteellisen vähän. Tietoa defosforylaation, deasetyloinnin ja de-ADPribosylaation nopeuksista ja sekvenssistä on myös niukasti.

<<< Назад

Eteenpäin >>>

Portaali opiskelijalle. Itseharjoittelu

Katso, mitä "PROTEIN MODIFICATION" on muissa sanakirjoissa:

Kirja:

AIHEESEEN LIITTYVÄT ARTIKKELIT