РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ
(от
лат. regulo-привожу в порядок, налаживаю), группа белков, участвующих в регуляции
различные биохимический процессов. Важная группа РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б., к-рым посвящена эта статья,-белки,
взаимодействующие с ДНК и управляющие экспрессией генов (выражение гена в признаках
и свойствах организма). Подавляющее большинство таких РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б. функционирует на уровне
транскрипции (синтез матричных РНК, или мРНК, на ДНК-матрице) и отвечает
за активацию или репрессию (подавление) синтеза мРНК (соответственно белки-активаторы
и белки-репрессоры).
Известно около 10 репрессоров.
Наиб. изучены среди них репрессоры прокариот (бактерии, синезеленые водоросли),
регулирующие синтез ферментов, участвующих в метаболизме лактозы (lac-репрессор)
в Escherichia coli (E.coli), и репрессор бактериофага А,. Их действие реализуется
путем связывания со специфический участками ДНК (операторами) соответствующих генов
и блокирования инициации транскрипции кодируемых этими генами мРНК.
Репрессор представляет
собой обычно димер из двух идентичных полипептидных цепей, ориентированных во
взаимно противоположных направлениях. Репрессоры физически препятствуют РНК-полимеразе
присоединиться к ДНК в промоторном участке (место связывания ДНК-зависимой
РНК-полимеразы-фермента, катализирующего синтез мРНК на ДНК-матрице) и начать
синтез мРНК. Предполагают, что репрессор препятствует только инициации транскрипции
и не оказывает влияния на элонгацию мРНК.
Репрессор может контролировать
синтез к.-л. одного белка или целого ряда белков, экспрессия которых носит координированный
характер. Как правило, это ферменты, обслуживающие один метаболич. путь; их
гены входят в состав одного оперона (совокупность связанных между собой генов
и прилегающих к ним регуляторных участков).
Мн. репрессоры могут существовать
как в активной, так и в неактивной форме в зависимости от того, связаны они
или нет с индукторами или корепрессорами (соответственно субстраты, в присутствии которых
специфически повышается или понижается скорость синтеза определенного фермента;
см. Регуляторы ферментов); эти взаимодействие имеют нековалент-ную природу.
Для эффективной экспрессии
генов необходимо не только, чтобы репрессор был инактивирован индуктором, но
также реализовался и специфический положит. сигнал включения, который опосредуется
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б., работающими "в паре" с циклический аденозинмонофосфатом (цАМФ).
Последний связывается со специфическими РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б. (т.называют САР-белок-активатор ката-болитных
генов, или белковый активатор катаболизма-БАК). Это димер с молекулярная масса 45 тысяч
После связывания с цАМФ он приобретает способность присоединяться к специфический
участкам на ДНК, резко увеличивая эффективность транскрипции генов соответствующего
оперона. При этом САР не влияет на скорость роста цепи мРНК, а контролирует
стадию инициации транскрипции-присоединение РНК-полимеразы к промотору. В противоположность
реп-рессору САР (в комплексе с цАМФ) облегчает связывание РНК-полимеразы с ДНК
и делает акты инициации транскрипции более частыми. Участок присоединения САР
к ДНК примыкает непосредственно к промотору со стороны, противоположной той,
где локализован оператор.
Позитивную регуляцию (например,
lac-оперона E.coli) можно описать упрощенной схемой: при понижении концентрации
глюкозы (основные источника углерода) увеличивается концентрация цАМФ, который связывается
с САР, а образовавшийся комплекс-с lac-промотором. В результате стимулируется
связывание РНК-полимеразы с промотором и возрастает скорость транскрипции генов,
которые кодируют ферменты, позволяющие клетке переключаться на использование др.
источника углерода-лактозы. Существуют и др. специальные РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б. (например, белок
С), функционирование которых описывается более сложной схемой; они контролируют
узкий спектр генов и могут выступать в роли как репрессоров, так и активаторов.
Репрессоры и оперон-специфичные
активаторы не влияют на специфичность самой РНК-полимеразы. Этот последний уровень
регуляции реализуется в случаях, предполагающих массир. изменение спектра экспрессирующихся
генов. Так, у E.coli гены, кодирующие белки теплового шока, которые экспрессируются
при целом ряде стрессовых состояний клетки, считываются РНК-полимеразой только
тогда, когда в ее сослав включается особый РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб.-т.называют фактор s
32 .
Целое семейство этих РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб. (s
-факторы), изменяющие про-моторную специфичность
РНК-полимеразы, обнаружены у бацилл и др. бактерий.
Др. разновидность РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб.
изменяет каталитических свойства РНК-полимеразы (т.называют белки-антитерминаторы). Так,
у бактериофага X известны два таких белка, которые модифицируют РНК-полимеразу
так, что она не подчиняется клеточным сигналам терминации (окончания) транскрипции
(это необходимо для активной экспрессии фаговых генов).
Общая схема генетич. контроля,
включающая функционирование РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб., приложима также к бактериям и к клеткам эукариот
(все организмы, за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей).
Эукариотич. клетки реагируют
на внешний сигналы (для них это, например, гормоны) в принципе так же, как бактериальные
клетки реагируют на изменения концентрации питат. веществ в окружающей среде, т.е.
путем обратимой репрессии или активации (дерепрессии) отдельных генов. При этом
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб., одновременно контролирующие активность большого числа генов, могут использоваться
в различные комбинациях. Подобная комбинационная генетич. регуляция может обеспечивать
дифференцир. развитие всего сложного многоклеточного организма благодаря взаимодействие
относительно небольшого числа ключевых РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б.
В системе регуляции активности
генов у эукариот имеется дополнительной уровень, отсутствующий у бактерий, а именно-перевод
всех нуклеосом (повторяющихся субъединиц хроматина), входящих в состав
транскрипционной единицы, в активную (деконденсированную) форму в тех клетках,
где данный ген должен быть функционально активен. Предполагается, что здесь
задействован набор специфических РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ б., не имеющих аналогов у прокариот. Эти
белки не только узнают специфический участки хроматина (или. ДНК), но и вызы вают
определенные структурные изменения в прилежащих областях. РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб., подобные активаторам
и репрессорам бактерий, по-видимому, участвуют в регуляции последующей транскрипции
отдельных генов в районах активир. хроматина.
Обширный класс РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб. эукариот
-рейепторные
белки стероидных гормонов.
Аминокислотная последовательность
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИб. кодируется т.называют регуляторными генами. Мутационная инактивация репрессора
приводит к неконтролируемому синтезу мРНК, и, следовательно, определенного белка
(в результате транс-ляции-синтеза белка на мРНК-матрице). Такие организмы
называют конститутивными мутантами. Утрата в результате мутации активатора приводит
к стойкому снижению синтеза регулируемого белка.
Литература: Страйер Л.,
Биохимия, пер. с англ., т. 3, М., 1985, с. 112-25.
П.Л.Иванов.
Химическая энциклопедия. Том 4 >>
Постоянно открывают всё новые и новые регуляторные белки, в настоящее время известна, вероятно, только малая их часть.
Существует несколько разновидностей белков, выполняющих регуляторную функцию:
- белки-рецепторы , воспринимающие сигнал;
- сигнальные белки-гормоны и другие вещества, осуществляющие межклеточную сигнализацию (многие из них, хотя далеко не все, являются белками или пептидами);
- регуляторные белки, которые регулируют многие процессы внутри клеток.
Белки, участвующие в межклеточной сигнализации
Белки-гормоны (и другие белки, участвующие в межклеточной сигнализации) оказывают влияние на обмен веществ и другие физиологические процессы.
Гормоны - это вещества, которые образуются в железах внутренней секреции, переносятся кровью и несут информационный сигнал. Гормоны распространяются безадресно и действуют только на те клетки, которые имеют подходящие белки-рецепторы. Гормоны связываются со специфическими рецепторами. Обычно гормоны регулируют медленные процессы, например, рост отдельных тканей и развитие организма, однако есть и исключения: например, адреналин - гормон стресса, производное аминокислот. Он выделяется при воздействии нервного импульса на мозговой слой надпочечников . При этом начинает чаще биться сердце, повышается кровяное давление и наступают другие ответные реакции. Также он действует на печень (расщепляет гликоген). Глюкоза выделяется в кровь, и её используют мозг и мышцы как источник энергии.
Белки-рецепторы
К белкам с регуляторной функцией можно отнести также белки-рецепторы. Мембранные белки-рецепторы передают сигнал с поверхности клетки внутрь, преобразовывая его. Они регулируют функции клеток за счет связывания с лигандом, который «сел» на этот рецептор снаружи клетки; в результате активируется другой белок внутри клетки.
Большинство гормонов действуют на клетку, только если на её мембране есть определенный рецептор - другой белок или гликопротеид. Например, β2- адренорецептор находится на мембране клеток печени. При стрессе молекула адреналина связывается с β2- адренорецептором и активирует его. Далее активированный рецептор активирует G-белок , который присоединяет ГТФ . После многих промежуточных этапов передачи сигнала происходит фосфоролиз гликогена. Рецептор осуществил самую первую операцию по передаче сигнала, ведущего к расщеплению гликогена . Без него не было бы последующих реакций внутри клетки.
Внутриклеточные регуляторные белки
Белки регулируют процессы, происходящие внутри клеток, при помощи нескольких механизмов:
- взаимодействия с молекулами ДНК (транскрипционные факторы);
- при помощи фосфорилирования (протеинкиназы) или дефосфорилирования (протеинфосфатазы) других белков;
- при помощи взаимодействия с рибосомой или молекулами РНК (факторы регуляции трансляции);
- воздействия на процесс удаления интронов (факторы регуляции сплайсинга);
- влияния на скорость распада других белков (убиквитины и др.).
Белки-регуляторы транскрипции
Транскрипционный фактор - это белок, который, попадая в ядро , регулирует транскрипцию ДНК, то есть считывание информации с ДНК на мРНК (синтез мРНК по матрице ДНК). Некоторые транскрипционные факторы изменяют структуру хроматина, делая его более доступным для РНК-полимераз. Существуют различные вспомогательные транскрипционные факторы, которые создают нужную конформацию ДНК для последующего действия других транскрипционных факторов. Еще одна группа транскрипционных факторов - это те факторы, которые не связываются непосредственно с молекулами ДНК, а объединяются в более сложные комплексы с помощью белок-белковых взаимодействий.
Факторы регуляции трансляции
Трансляция - синтез полипептидных цепей белков по матрице мРНК, выполняемый рибосомами. Регуляция трансляции может осуществляться несколькими способами, в том числе и с помощью белков-репрессоров, которые, связываются с мРНК. Известно много случаев, когда репрессором является белок, который кодируется этой мРНК. В этом случае происходит регуляция по типу обратной связи (примером этого может служить репрессия синтеза фермента треонил-тРНК-синтетазы).
Факторы регуляции сплайсинга
Внутри генов эукариот есть участки, не кодирующие аминокислот. Эти участки называются интронами . Они сначала переписываются на пре-мРНК при транскрипции, но затем вырезаются особым ферментом. Этот процесс удаления интронов, а затем последующее сшивание концов оставшихся участков называют сплайсингом (сшивание, сращивание). Сплайсинг осуществляется с помощью небольших РНК, обычно связанных с белками, которые называются факторами регуляции сплайсинга. В сплайсинге принимают участие белки, обладающие ферментативной активностью. Они придают пре-мРНК нужную конформацию. Для сборки комплекса (сплайсосомы) необходимо потребление энергии в виде расщепляемых молекул АТФ, поэтому в составе этого комплекса есть белки, обладающие АТФ-азной активностью.
Существует альтернативный сплайсинг . Особенности сплайсинга определяются белками, способными связываться с молекулой РНК в областях интронов или участках на границе экзон-интрон. Эти белки могут препятствовать удалению одних интронов и в то же время способствовать вырезанию других. Направленная регуляция сплайсинга может иметь значительные биологические последствия. Например, у плодовой мушки
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ
(от
лат. regulo-привожу в порядок, налаживаю), группа белков, участвующих в регуляции
разл. биохим. процессов. Важная группа Р. б., к-рым посвящена эта статья,-белки,
взаимодействующие с ДНК и управляющие экспрессией генов (выражение гена в признаках
и св-вах организма). Подавляющее большинство таких Р. б. функционирует на уровне
транскрипции
(синтез матричных РНК, или мРНК, на ДНК-матрице) и отвечает
за активацию или репрессию (подавление) синтеза мРНК (соотв. белки-активаторы
и белки-репрессоры).
Известно ок. 10 репрессоров.
Наиб. изучены среди них репрессоры прокариот (бактерии, синезеленые водоросли),
регулирующие синтез ферментов, участвующих в метаболизме лактозы (lac-репрессор)
в Escherichia coli (E.coli), и репрессор бактериофага А,. Их действие реализуется
путем связывания со специфич. участками ДНК (операторами) соответствующих генов
и блокирования инициации транскрипции кодируемых этими генами мРНК.
Репрессор представляет
собой обычно димер из двух идентичных полипептидных цепей, ориентированных во
взаимно противоположных направлениях. Репрессоры физически препятствуют РНК-полимеразе
присоединиться к ДНК в промоторном участке (место связывания ДНК-зависимой
РНК-полимеразы-фермента, катализирующего синтез мРНК на ДНК-матрице) и начать
синтез мРНК. Предполагают, что репрессор препятствует только инициации транскрипции
и не оказывает влияния на элонгацию мРНК.
Репрессор может контролировать
синтез к.-л. одного белка или целого ряда белков, экспрессия к-рых носит координированный
характер. Как правило, это ферменты, обслуживающие один метаболич. путь; их
гены входят в состав одного оперона (совокупность связанных между собой генов
и прилегающих к ним регуляторных участков).
Мн. репрессоры могут существовать
как в активной, так и в неактивной форме в зависимости от того, связаны они
или нет с индукторами или корепрессорами (соотв. субстраты, в присут. к-рых
специфически повышается или понижается скорость синтеза определенного фермента;
см. Регуляторы ферментов
);
эти взаимод. имеют нековалент-ную природу.
Для эффективной экспрессии
генов необходимо не только, чтобы репрессор был инактивирован индуктором, но
также реализовался и специфич. положит. сигнал включения, к-рый опосредуется
Р. б., работающими "в паре" с циклич. аденозинмонофосфатом (цАМФ).
Последний связывается со специфическими Р. б. (т.наз. САР-белок-активатор ката-болитных
генов, или белковый активатор катаболизма-БАК). Это димер с мол. м. 45 тыс.
После связывания с цАМФ он приобретает способность присоединяться к специфич.
участкам на ДНК, резко увеличивая эффективность транскрипции генов соответствующего
оперона. При этом САР не влияет на скорость роста цепи мРНК, а контролирует
стадию инициации транскрипции-присоединение РНК-полимеразы к промотору. В противоположность
реп-рессору САР (в комплексе с цАМФ) облегчает связывание РНК-полимеразы с ДНК
и делает акты инициации транскрипции более частыми. Участок присоединения САР
к ДНК примыкает непосредственно к промотору со стороны, противоположной той,
где локализован оператор.
Позитивную регуляцию (напр.,
lac-оперона E.coli) можно описать упрощенной схемой: при понижении концентрации
глюкозы (осн. источника углерода) увеличивается концентрация цАМФ, к-рый связывается
с САР, а образовавшийся комплекс-с lac-промотором. В результате стимулируется
связывание РНК-полимеразы с промотором и возрастает скорость транскрипции генов,
к-рые кодируют ферменты, позволяющие клетке переключаться на использование др.
источника углерода-лактозы. Существуют и др. специальные Р. б. (напр., белок
С), функционирование к-рых описывается более сложной схемой; они контролируют
узкий спектр генов и могут выступать в роли как репрессоров, так и активаторов.
Репрессоры и оперон-специфичные
активаторы не влияют на специфичность самой РНК-полимеразы. Этот последний уровень
регуляции реализуется в случаях, предполагающих массир. изменение спектра экспрессирующихся
генов. Так, у E.coli гены, кодирующие белки теплового шока, к-рые экспрессируются
при целом ряде стрессовых состояний клетки, считываются РНК-полимеразой только
тогда, когда в ее сослав включается особый Р.б.-т.наз. фактор s
32 .
Целое семейство этих Р.б. (s
-факторы), изменяющие про-моторную специфичность
РНК-полимеразы, обнаружены у бацилл и др. бактерий.
Др. разновидность Р.б.
изменяет каталитич. св-ва РНК-полимеразы (т.наз. белки-антитерминаторы). Так,
у бактериофага X известны два таких белка, к-рые модифицируют РНК-полимеразу
так, что она не подчиняется клеточным сигналам терминации (окончания) транскрипции
(это необходимо для активной экспрессии фаговых генов).
Общая схема генетич. контроля,
включающая функционирование Р.б., приложима также к бактериям и к клеткам эукариот
(все организмы, за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей).
Эукариотич. клетки реагируют
на внеш. сигналы (для них это, напр., гормоны) в принципе так же, как бактериальные
клетки реагируют на изменения концентрации питат. в-в в окружающей среде, т.е.
путем обратимой репрессии или активации (дерепрессии) отдельных генов. При этом
Р.б., одновременно контролирующие активность большого числа генов, могут использоваться
в разл. комбинациях. Подобная комбинационная генетич. регуляция может обеспечивать
дифференцир. развитие всего сложного многоклеточного организма благодаря взаимод.
относительно небольшого числа ключевых Р. б.
В системе регуляции активности
генов у эукариот имеется дополнит. уровень, отсутствующий у бактерий, а именно-перевод
всех нуклеосом (повторяющихся субъединиц хроматина),
входящих в состав
транскрипционной единицы, в активную (деконденсированную) форму в тех клетках,
где данный ген должен быть функционально активен. Предполагается, что здесь
задействован набор специфических Р. б., не имеющих аналогов у прокариот. Эти
белки не только узнают специфич. участки хроматина (или. ДНК), но и вызы
вают
определенные структурные изменения в прилежащих областях. Р.б., подобные активаторам
и репрессорам бактерий, по-видимому, участвуют в регуляции последующей транскрипции
отдельных генов в районах активир. хроматина.
Обширный класс Р.б. эукариот
-рейепторные
белки
стероидных гормонов.
Аминокислотная последовательность
Р.б. кодируется т.наз. регуляторными генами. Мутационная инактивация репрессора
приводит к неконтролируемому синтезу мРНК, и, следовательно, определенного белка
(в результате транс-ляции-
синтеза белка на мРНК-матрице). Такие организмы
наз. конститутивными мутантами. Утрата в результате мутации активатора приводит
к стойкому снижению синтеза регулируемого белка.
Лит.:
Страйер Л.,
Биохимия, пер. с англ., т. 3, М., 1985, с. 112-25.
П.Л.Иванов.
РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ
(от
лат. regulo-привожу в порядок, налаживаю), группа белков, участвующих в регуляции
разл. биохим. процессов. Важная группа Р. б., к-рым посвящена эта статья,-белки,
взаимодействующие с ДНК и управляющие экспрессией генов (выражение гена в признаках
и св-вах организма). Подавляющее большинство таких Р. б. функционирует на уровне
транскрипции
(синтез матричных РНК, или мРНК, на ДНК-матрице) и отвечает
за активацию или репрессию (подавление) синтеза мРНК (соотв. белки-активаторы
и белки-репрессоры).
Известно ок. 10 репрессоров.
Наиб. изучены среди них репрессоры прокариот (бактерии, синезеленые водоросли),
регулирующие синтез ферментов, участвующих в метаболизме лактозы (lac-репрессор)
в Escherichia coli (E.coli), и репрессор бактериофага А,. Их действие реализуется
путем связывания со специфич. участками ДНК (операторами) соответствующих генов
и блокирования инициации транскрипции кодируемых этими генами мРНК.
Репрессор представляет
собой обычно димер из двух идентичных полипептидных цепей, ориентированных во
взаимно противоположных направлениях. Репрессоры физически препятствуют РНК-полимеразе
присоединиться к ДНК в промоторном участке (место связывания ДНК-зависимой
РНК-полимеразы-фермента, катализирующего синтез мРНК на ДНК-матрице) и начать
синтез мРНК. Предполагают, что репрессор препятствует только инициации транскрипции
и не оказывает влияния на элонгацию мРНК.
Репрессор может контролировать
синтез к.-л. одного белка или целого ряда белков, экспрессия к-рых носит координированный
характер. Как правило, это ферменты, обслуживающие один метаболич. путь; их
гены входят в состав одного оперона (совокупность связанных между собой генов
и прилегающих к ним регуляторных участков).
Мн. репрессоры могут существовать
как в активной, так и в неактивной форме в зависимости от того, связаны они
или нет с индукторами или корепрессорами (соотв. субстраты, в присут. к-рых
специфически повышается или понижается скорость синтеза определенного фермента;
см. Регуляторы ферментов
);
эти взаимод. имеют нековалент-ную природу.
Для эффективной экспрессии
генов необходимо не только, чтобы репрессор был инактивирован индуктором, но
также реализовался и специфич. положит. сигнал включения, к-рый опосредуется
Р. б., работающими "в паре" с циклич. аденозинмонофосфатом (цАМФ).
Последний связывается со специфическими Р. б. (т.наз. САР-белок-активатор ката-болитных
генов, или белковый активатор катаболизма-БАК). Это димер с мол. м. 45 тыс.
После связывания с цАМФ он приобретает способность присоединяться к специфич.
участкам на ДНК, резко увеличивая эффективность транскрипции генов соответствующего
оперона. При этом САР не влияет на скорость роста цепи мРНК, а контролирует
стадию инициации транскрипции-присоединение РНК-полимеразы к промотору. В противоположность
реп-рессору САР (в комплексе с цАМФ) облегчает связывание РНК-полимеразы с ДНК
и делает акты инициации транскрипции более частыми. Участок присоединения САР
к ДНК примыкает непосредственно к промотору со стороны, противоположной той,
где локализован оператор.
Позитивную регуляцию (напр.,
lac-оперона E.coli) можно описать упрощенной схемой: при понижении концентрации
глюкозы (осн. источника углерода) увеличивается концентрация цАМФ, к-рый связывается
с САР, а образовавшийся комплекс-с lac-промотором. В результате стимулируется
связывание РНК-полимеразы с промотором и возрастает скорость транскрипции генов,
к-рые кодируют ферменты, позволяющие клетке переключаться на использование др.
источника углерода-лактозы. Существуют и др. специальные Р. б. (напр., белок
С), функционирование к-рых описывается более сложной схемой; они контролируют
узкий спектр генов и могут выступать в роли как репрессоров, так и активаторов.
Репрессоры и оперон-специфичные
активаторы не влияют на специфичность самой РНК-полимеразы. Этот последний уровень
регуляции реализуется в случаях, предполагающих массир. изменение спектра экспрессирующихся
генов. Так, у E.coli гены, кодирующие белки теплового шока, к-рые экспрессируются
при целом ряде стрессовых состояний клетки, считываются РНК-полимеразой только
тогда, когда в ее сослав включается особый Р.б.-т.наз. фактор s
32 .
Целое семейство этих Р.б. (s
-факторы), изменяющие про-моторную специфичность
РНК-полимеразы, обнаружены у бацилл и др. бактерий.
Др. разновидность Р.б.
изменяет каталитич. св-ва РНК-полимеразы (т.наз. белки-антитерминаторы). Так,
у бактериофага X известны два таких белка, к-рые модифицируют РНК-полимеразу
так, что она не подчиняется клеточным сигналам терминации (окончания) транскрипции
(это необходимо для активной экспрессии фаговых генов).
Общая схема генетич. контроля,
включающая функционирование Р.б., приложима также к бактериям и к клеткам эукариот
(все организмы, за исключением бактерий и сине-зеленых водорослей).
Эукариотич. клетки реагируют
на внеш. сигналы (для них это, напр., гормоны) в принципе так же, как бактериальные
клетки реагируют на изменения концентрации питат. в-в в окружающей среде, т.е.
путем обратимой репрессии или активации (дерепрессии) отдельных генов. При этом
Р.б., одновременно контролирующие активность большого числа генов, могут использоваться
в разл. комбинациях. Подобная комбинационная генетич. регуляция может обеспечивать
дифференцир. развитие всего сложного многоклеточного организма благодаря взаимод.
относительно небольшого числа ключевых Р. б.
В системе регуляции активности
генов у эукариот имеется дополнит. уровень, отсутствующий у бактерий, а именно-перевод
всех нуклеосом (повторяющихся субъединиц хроматина),
входящих в состав
транскрипционной единицы, в активную (деконденсированную) форму в тех клетках,
где данный ген должен быть функционально активен. Предполагается, что здесь
задействован набор специфических Р. б., не имеющих аналогов у прокариот. Эти
белки не только узнают специфич. участки хроматина (или. ДНК), но и вызывают
определенные структурные изменения в прилежащих областях. Р.б., подобные активаторам
и репрессорам бактерий, по-видимому, участвуют в регуляции последующей транскрипции
отдельных генов в районах активир. хроматина.
Обширный класс Р.б. эукариот
-рейепторные белки
стероидных гормонов.
Аминокислотная последовательность
Р.б. кодируется т.наз. регуляторными генами. Мутационная инактивация репрессора
приводит к неконтролируемому синтезу мРНК, и, следовательно, определенного белка
(в результате транс-ляции-
синтеза белка на мРНК-матрице). Такие организмы
наз. конститутивными мутантами. Утрата в результате мутации активатора приводит
к стойкому снижению синтеза регулируемого белка.
Лит.:
Страйер Л.,
Биохимия, пер. с англ., т. 3, М., 1985, с. 112-25.
G-белки - универсальные посредники, передающие сигнал от рецепторов к ферментам клеточных мембран.
В настоящее время известно более 50 G-белков:
· Gs-белок активирует аденилатциклазу . Масса 80000-90000Да.
· Gi-белок ингибирует аденилатциклазу . Масса 80000-90000Да. Через рецептор, активируется соматостатином.
· Gq-белок активирует фосфолипазу С .
· G-белки влияют на активность фосфодиэстеразы , фосфолипазы А 2 , некоторые типы Са 2+ - и K + -каналов .
· G-белки также обеспечивают передачу сигнала в сенсорных клетках (фоторецепторных, обонятельных и вкусовых): Свет → родопсин → Gt → ФДЭ цГМФ → (цГМФ→ГМФ)
G-белки олигомеры, состоят из 3 субъединиц α, β, γ.
β-субъединицы (35000 Да) у Gs- и Gi-белков одинаковы.
α- субъединицы (41000 Да у Gi, 45000 Да у Gs) кодируются разными генами и обеспечивают специфический ответ (“+” или “-”).
STAT белки.
Конец работы -
Эта тема принадлежит разделу:
Курс лекций по общей биохимии
Гоувпо угма федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.. кафедра биохимии..
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Все темы данного раздела:
ЛЕКЦИЯ № 1
Тема: Введение в биохимию. Ферменты: строение, свойства, локализация, номенклатура и классификация
Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрич
Сравнение каталитического действия ферментов и неорганических катализаторов
Сходство ферментов и
неорганических катализаторов
Отличие ферментов от
неорганических катализаторов
1. Ускоряют только термодинами
Строение ферментов
Метаболит - вещество, которое участвует в метаболических процессах.
Субстрат –вещество, которое вступает в химическую реакцию.
Пр
Оксидоредуктазы
Катализируют окислительно-восстановительные реакции. В реакцию вступают 2 вещества и 2 образуются, одно окисляется, другое восстанавливается: Sвост + S’окисл ↔ S’вост + Sокисл
Оксидо
Трансферазы
Ферменты этого класса принимают участие в переносе атомных групп, молекулярных остатков от одного соединения к другому. В реакцию вступают 2 вещества и 2 образуются: S-G + S’ ↔ S + S’-G.
Изомеразы
Взаимопревращения оптических, геометрических, позиционных изомеров. В реакцию вступает 1 вещество и 1 образуется. Исходя из типа катализируемой реакции изомеризации выделяется несколько подклассов:
Лигазы (синтетазы)
Соединение 2 молекул с использованием энергии макроэргических соединений (АТФ и др). В реакцию вступают 3 вещества, образуется 3 вещества.
Систематическое название субстрат: суб
Их роли в регуляции активности ферментов
Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.
2 курс.
Одним из важнейших свойств живых организмов является способность к поддержан
Аллостерическая регуляция каталитической активности ферментов
Аллостерическими ферментами называют ферменты, активность которых регулируется обратимым нековалентным присоединением модулятора (активатора и ингибитора) к аллостерическому центру. Ингибиторами ал
Механизмы регуляции количества ферментов
Количество ферментов в клетке зависит от скорости их синтеза и распада.
Синтез ферментов регулируется индукторами и репрессорами. В качестве индукторов и репрессоров выступают некоторые ме
Клеточная сигнализация
В многоклеточных организмах поддержание гомеостаза обеспечивают 3 системы:
1). нервная, 2). гуморальная, 3). иммунная.
Регуляторные системы функционируют с участием сигнальных мол
Участие рецепторов в трансмембранной передаче сигнала
вторичные
посредники:
Вторичные посредники (мессенджеры)
Мессенджеры – низкомолекулярные вещества, переносящие сигналы гормонов внутри клетки. Они обладают высокой скоростью перемещения, расщепления или удаления (Са2+, цАМ
Аденилатциклаза (АЦ)
Гликопротеин с массой от 120 до 150 кДа, имеет 8 изоформ, ключевой фермент аденилатциклазной системы, с Mg2+ катализирует образование вторичного посредника цАМФ из АТФ.
АЦ содер
Протеинкиназа А (ПК А)
ПК А есть во всех клетках, катализируют реакцию фосфорилирования ОН- групп серина и треонина регуляторных белков и ферментов, участвует в аденилатциклазной системе, стимулируется цАМФ. ПК А состоит
Фосфодиэстеразы (ФДЭ)
ФДЭ превращает цАМФ и цГМФ в АМФ и ГМФ, инактивируя аденилатциклазную и гуанилатциклазную систему. ФДЭ активируется Са2+, 4Са2+-кальмодулином, цГМФ.
NO-синтаз
Действие NO
NO - низкомолекулярный газ, легко проникает через клеточные мембраны и компоненты межклеточного вещества, обладает высокой реакционной способностью, время его полураспада в среднем не более 5 с, ра
1). 1 Гормон (Г) присоединяется к Rs-рецептору с образованием гормон-рецепторного комплекса, который через несколько Gs-белков активирует несколько аденилатциклаз (комплекс гормон-Ri-рецептор через
Последовательность событий, приводящих к каталитической активации ферментов
1). Гормон (Г) присоединяется к R-рецептору с образованием гормон-рецепторного комплекса, который через G-белок активирует фосфолипазу С;
2). Фосфолипаза С расщепляет фосфатидилинозитол-4,
Последовательность событий, приводящих к каталитической активации ферментов
1).
Гуанилатциклазная система функционирует в легких, почках, кишечнике, сердце, надпочечниках, эндотелии кишечника, сетчатке и др. Она участвует в регуляции водно-солевого
Цитоплазматических и ядерных рецепторов
Через цитоплазматические и ядерные рецепторы действуют кортикоиды, половые
ЛЕКЦИЯ № 3
Тема: Медицинская энзимология
Факультеты: лечебно-профилактический, медико-профилактический, педиатрический.
2 курс.
Энзимология – э
Наследственные энзимопатии
Наследственные энзимопатии – это заболевания, вызванные наследственными нарушениями биосинтеза ферментов или их структуры и функции.
В норме:
Приобретенные энзимопатии
Приобретенные энзимопатии делятся на: алиментарные, токсические и вызванные различными патологическими состояниями организма.
А). Алиментарные энзимопатии – это заболе
Определение активности органо-, органеллоспецифических ферментов и их изоферментов
Определение в биологических жидкостях активности ферментов и их изоферментов позволяет установить локализацию патологического процесса, его стадию, выраженность, а также эффективность его лечения.
Энзимотерапия
Энзимотерапия – применение ферментов животного, бактериального или растительного происхождения и регуляторов активности ферментов с лечебной целью.
Внедрению ферментны