Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982
Ковалентная структура белков
Модификации главной цепи, контролируемые ферментами
Специфическое расщепление полипептидной цепи
Специфический протеолиз — удобный процесс для образования сложных белковых структур. Во многих случаях белки модифицируются путем расщепления одной или нескольких пептидных связей. Для обозначения этого типа катализируемых ферментами реакций, которые играют доминирующую роль во многих физиологических процессах [137—139], используются термины «ограниченный протеолиз» или «специфический протеолиз» (табл. 4.2). Хорошо известными примерами специфического расщепления полипептидов являются активация предшественников пищеварительных ферментов, морфогенетические процессы в бактериальных вирусах и каскадные процессы коагуляции и комплементного действия крови [138, 140]. Недавно было показано, что механизмы посттрансляционного расщепления имеют место также при образовании таких разных белков, как инсулин, коллаген и специфичные белки вирусов. Кроме того, высокоспецифичное протеолитическое расщепление ферментов важно при инактивации и активации специфических внутриклеточных ферментов (табл. 4.2).
Таблица 4.2 Аспекты специфического протеолиза
|
Биологический процесс |
Пример ограниченного протеолиза |
Функциональные аспекты |
|
Образование вирусспецифичных белков в вирусах животных [163, 164] |
Предшественник полиовирусных белков → полиовирусные белки |
Адаптация вирусов к особенностям синтеза белка в клетках животного |
|
Морфогенез вирусных частиц [140] |
Две независимые субструктуры вируса 14 → образование из двух субструктур |
Расщепление полипептидной цепи создает новые центры связывания; необратимость протеолитических реакций способствует упорядочению образований из вирусных частиц |
|
Образование соединительной ткани [125; 127, 131] |
Проколлаген с присоединенными фрагментами на N- и С-концах → тройная спираль коллагена + крупные полипептиды |
Отщепление фрагментов от коллагена после его обработки и транспортировки в виде растворимого предшественника |
|
Пищеварение [138] |
Трипсиноген —трипсин + небольшой пептид |
Активация протеазы в соответствующее время и в физиологически обусловленном месте |
|
Коагуляция крови [148] |
Неактивный фактор коагуляции А → активный фактор коагуляции A+пептид; затем А активирует неактивный фактор коагуляции В и т.д. |
Защитная триггерная система многих проферментов; усиление отклика с использованием каскада ферментов; контроль на каждом уровне каскада |
|
Комплементное действие [147] |
Фактор комплемента → один или два активных белка комплемента |
Защитная триггерная система по меньшей мере из 18 сывороточных белков; серией специфических протеолитических реакций ограничивается действие комплемента во времени и пространстве. Растворимые белки присоединяются к мембране |
|
Действие токсина [165] |
Дифтерийный токсин → ферментативно активный фрагмент + проникающий фрагмент |
Протеаза пораженной клетки выделяет летальный фрагмент токсина, обладающий ферментативной активностью |
|
Разложение белка [154—156, 166] |
Сериндегидратаза (апофермент) → крупный фрагмент + небольшой пептид |
Инактивация и распад белка часто инициируются одной специфической протеолитической стадией |
|
Образование гормона [167] |
Проглюкагон глюкагон + октапептид Проинсулин → инсулин + С-пептид |
Экстрапептид есть С-концевая часть прогормона Расщепление правильным образом свернутого профермента автоматически приводит к функционирующему белку |
|
Выделение белка [153] |
Протрипсиноген → трипсиноген + гидрофобный пептид |
Удаление сигнальной последовательности, способной передавать информацию в среду |
Известен также процесс, противоположный специфическому протеолизу, а именно наращивание белков [141]. Примером присоединения С-конца одного белка к N-концу другого является процесс сборки бактериальных вирусов [142].