Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Мембранные белки
Membrane protein
Липид-анкорированные белки (также известные как липид-связанные белки) – это белки, расположенные на поверхности клеточной мембраны, которые ковалентно присоединены к липидам, встроенным в клеточную мембрану. Эти белки внедряются и занимают место в бислойной структуре мембраны наряду с аналогичными жирнокислотными хвостами. Липид-анкорированный белок может располагаться с любой стороны клеточной мембраны. Таким образом, липид служит якорем для закрепления белка в клеточной мембране. Они являются типом протеолипидов. Липидные группы играют роль во взаимодействии белков и могут способствовать функции белка, к которому они присоединены. Белок может иметь несколько липидных групп, ковалентно присоединенных к нему, однако место, где липиды связываются с белком, зависит как от липидной группы, так и от самого белка, и происходит в цистеиновых остатках белка. Более конкретно, эти изопреноидные группы, обычно фарнезил (15 углеродов) и геранилгеранил (20 углеродов), присоединяются к белку посредством тиоэфирных связей в цистеиновых остатках вблизи C-концевого участка белка. Это пренилирование липидных цепей к белкам облегчает их взаимодействие с клеточной мембраной.
Lipid anchored proteins (also known as lipid linked proteins) are proteins located on the surface of the cell membrane that are covalently attached to lipids embedded within the cell membrane. These proteins insert and assume a place in the bilayer structure of the membrane alongside the similar fatty acid tails. The lipid anchored protein can be located on either side of the cell membrane. Thus, the lipid serves to anchor the protein to the cell membrane. They are a type of proteolipids. The lipid groups play a role in protein interaction and can contribute to the function of the protein to which it is attached. A protein can have multiple lipid groups covalently attached to it, but the site where the lipids bind to the protein depends both on the lipid group and protein.) at cysteine residues of the protein. More specifically, these isoprenoid groups, usually farnesyl (15 carbon) and geranylgeranyl (20 carbon) are attached to the protein via thioether linkages at cysteine residues near the C terminal of the protein. This prenylation of lipid chains to proteins facilitate their interaction with the cell membrane.
Роли и функции
Пренилсованные белки особенно важны для роста, дифференцировки и морфологии эукариотических клеток. В частности, Ras – это белок, который подвергается пренилированию посредством фарнезилтрансферазы, и при активации он может включать гены, участвующие в росте и дифференцировке клеток. Следовательно, чрезмерная активация Ras-сигнализации может приводить к раку. Понимание этих пренилсованных белков и их механизмов имеет важное значение для разработки лекарственных препаратов в борьбе с раком. К другим пренилсованным белкам относятся представители семейств Rab и Rho, а также ламины. Наиболее распространенными жирными кислотами, ковалентно присоединенными к белку, являются насыщенные миристиновая кислота (14 атомов углерода) и пальмитиновая кислота (16 атомов углерода). Белки могут быть модифицированы, содержать одну или обе эти жирные кислоты, при этом миристиновая кислота присоединяется к α-аминогруппе N-концевого остатка глицина через амидную связь. Актин и гельсолин – другие белки, подвергающиеся миристоилированию и участвующие в регуляции апоптоза.
Prenylated proteins are particularly important for eukaryotic cell growth, differentiation and morphology. More specifically, Ras is the protein that undergoes prenylation via farnesyltransferase and when it is switched on it can turn on genes involved in cell growth and differentiation. Thus overactiving Ras signalling can lead to cancer. An understanding of these prenylated proteins and their mechanisms have been important for the drug development efforts in combating cancer. Other prenylated proteins include members of the Rab and Rho families as well as lamins. The most common fatty acids that are covalently attached to the protein are the saturated myristic (14 carbon) acid and palmitic acid (16 carbon). Proteins can be modified to contain either one or both of these fatty acids. in which the myrisitc acid is attached to the α amino group of an N terminal glycine residue through an amide linkage. Other proteins that are myristoylated and involved in the regulation of apoptosis are actin and gelsolin.
S-пальмитойляция
S-пальмитоилирование (то есть присоединение пальмитиновой кислоты) — это обратимая модификация белка, при которой пальмитиновая кислота присоединяется к определенному остатку цистеина посредством тиоэфирной связи. Примером роли пальмитоилирования белка в клеточных сигнальных путях является кластеризация белков в синапсе. Когда постсинаптический белок плотности 95 (PSD 95) пальмитоилируется, он локализуется в мембране, что позволяет ему связываться и формировать кластеры ионных каналов в постсинаптической мембране. Таким образом, пальмитоилирование может участвовать в регуляции высвобождения нейротрансмиттеров. Пальмитоилирование определяет сродство белка к липидным плотам и способствует кластеризации белков. Кластеризация может увеличивать близость двух молекул, либо, напротив, изолировать белок от его субстрата. Например, пальмитоилирование фосфолипазы D (PLD) изолирует фермент от субстрата – фосфатидилхолина. При снижении уровня холестерина или повышении уровня PIP2 пальмитоилирование-опосредованная локализация нарушается, фермент перемещается к PIP2, где он взаимодействует со своим субстратом и активируется при его представлении.
S palmitoylation (i. e. attachment of palmitic acid) is a reversible protein modification in which a palmitic acid is attached to a specific cysteine residue via thioester linkage. An example in which palmitoylation of a protein plays a role in cell signaling pathways is in the clustering of proteins in the synapse. When the postsynaptic density protein 95 (PSD 95) is palmitoylated, it is restricted to the membrane and allows it to bind to and cluster ion channels in the postsynaptic membrane. Thus, palmitoylation can play a role in the regulation of neurotransmitter release. Palmitoylation mediates the affinity of a protein for lipid rafts and facilitates the clustering of proteins. The clustering can increase the proximity of two molecules. Alternatively, clustering can sequester a protein away from a substrate. For example, palmitoylation of phospholipase D (PLD) sequesters the enzyme away from its substrate phosphatidylcholine. When cholesterol levels decrease or PIP2 levels increase the palmitate mediated localization is disrupted, the enzyme trafficks to PIP2 where it encounters its substrate and is active by substrate presentation.
Белки GPI
Гликозилфосфатидилинозитольные белки (белки, прикрепленные к ГФИ) присоединяются к молекулярной группе комплекса ГФИ посредством амидной связи к С-концевой карбоксильной группе белка. Этот комплекс ГФИ состоит из нескольких основных взаимосвязанных компонентов: фосфоэтаноламина, линейного тетрасахарида (состоящего из трех молекул маннозы и глюкозамина) и фосфатидилинозитола. Группа фосфатидилинозитола гликозидно связана с не-N-ацетилированным глюкозамином тетрасахарида. Затем между маннозой на невосстанавливающем конце (тетрасахарида) и фосфоэтаноламином формируется фосфодиэфирная связь. Фосфоэтаноламин, в свою очередь, амидно связан с С-концевой карбоксильной группой соответствующего белка. Эти белки локализуются исключительно на внешней поверхности плазматической мембраны. Более того, белки ГФИ играют важную роль в эмбриогенезе, развитии, нейрогенезе, функционировании иммунной системы и оплодотворении. Другие функции, обеспечиваемые модификацией ГФИ, включают ассоциацию с мембранными микродоменами, временную гомодимеризацию или апокальную сортировку в поляризованных клетках.
Glycosylphosphatidylinositol anchored proteins (GPI anchored proteins) are attached to a GPI complex molecular group via an amide linkage to the protein's C terminal carboxyl group. This GPI complex consists of several main components that are all interconnected: a phosphoethanolamine, a linear tetrasaccharide (composed of three mannose and a glucosaminyl) and a phosphatidylinositol. The phosphatidylinositol group is glycosidically linked to the non N acetylated glucosamine of the tetrasaccharide. A phosphodiester bond is then formed between the mannose at the nonreducing end (of the tetrasaccaride) and the phosphoethanolamine. The phosphoethanolamine is then amide linked to the C terminal of the carboxyl group of the respective protein. These proteins are only located on the exterior surface of the plasma membrane. Furthermore, GPI proteins play an important in embryogenesis, development, neurogenesis, the immune system and fertilization. Other roles that GPI modification allows for is in the association with membrane microdomains, transient homodimerization or in apical sorting in polarized cells.