Производные триптофана

Опубликовано: 09 Ноя 2014 | Автор: © WebDiabet.Ru

Белково-пептидные сигнальные соединения

Ацетилхолин синтезируется в синапсах из холина и ацетил-КоА под действием холин-О-ацетилтрансферазы.

Производные триптофанаВ отличие от низкомолекулярных соединений, структура которых полностью определяется вовлечёнными в их синтез ферментами, основа структуры белково-пептидных гормонов заложена в кодирующих генах. Формирование структуры таких гормонов включает процессы транскрипции, трансляции и модификации соответствующих продуктов транскрипции и/или трансляции. Учитывая огромное разнообразие белково-пептидных сигнальных соединений, в настоящем разделе будут рассмотрены лишь общие принципы формирования специфической структуры таких соединений и представлены иллюстрации отдельных форм процессинга (преобразования) структуры предшественников на разных уровнях реализации генетической информации.

Большинство генов, кодирующих белково-пептидные сигнальные соединения, их Рц и внутриклеточные белковые посредники проведения сигнала имеет экзон-интронную структуру. Первичный транскрипт (гетерогенная ядерная РНК), полностью повторяющий структуру гена (от старта до сигнала терминации транскрипции) ещё до окончания транскрипции подвергается ряду преобразований, обозначаемых общим термином «процессинг». К этим преобразованиям относят модификацию («кепирование») 5′-конца транскрипта, что обеспечивает его взаимодействие с рибо-сомальным комплексом; вырезание интронных последовательностей и сшивание экзонов («сплайсинг») и полиаденилирование полученной последовательности мРНК по её З’-концу. Участки сплайсинга, определяемые первичной структурой РНК, достаточно консервативны и узнаются набором белковых факторов, формирующих многокомпонентный РНК-белковый комплекс — сплайсингосому. При сплайсинге некоторые экзоны могут не включаться или включаться частично в зрелую мРНК, что ведёт к образованию нескольких белковых продуктов на базе одного гена.

Альтернативный сплайсинг

Выбор сайта сплайсинга зависит от окружающих его регуляторных последовательностей РНК (ингибирующих или активирующих) и белковых факторов, узнающих эти последовательности. Предполагается, что в многокомпонентный белковый комплекс, осуществляющий сплайсинг, входят тканеспецифичные факторы, играющие решающую роль в определении судьбы того или иного экзона. Характер сплайсинга зависит от стадии развития клетки и может регулироваться эндокринными факторами. Примером тканеспецифичного сплайсинга, дающего разные сигнальные соединения на базе одного гена, может служить образование кальцитонина в С-клетках щитовидной железы и относящегося к гену кальцитонина пептида в нервных клетках.

Помимо влияния на тип формируемого белкового продукта, альтернативный сплайсинг играет важную роль в тканеспецифической регуляции уровня экспрессии белка. В тех случаях, когда в гене имеются альтернативные промоторы, активность каждого из них может тканеспецифично регулироваться разными транскрипционными факторами, включая зависимые от гормонов. Кроме того, образующиеся альтернативные нетранслируемые 5′-последовательности мРНК могут обладать разной эффективностью при трансляции. При наличии альтернативных З’-концевых экзонов могут образовываться мРНК с альтернативными З’-нетранслируемыми последовательностями, обеспечивающими разную стабильность мРНК.

Эксперименты с репортёрными генами, продукты транскрипции которых подвергаются альтернативному сплайсингу, а промоторы содержат гормончувствительные элементы для связывания Рц стероидных гормонов, позволяют в общем виде представить механизмы влияния гормонов на характер сплайсинга. Некоторые корегуляторы, взаимодействующие с ядерными Рц, могут рекрутировать в рецепторный комплекс белковые факторы [например, СоАА (coactivator activator — активатор коактиватора)] и CAPER (coactivator of activating protein-1 and estrogen receptors — коактиватор активирующего белка-1 и рецепторов эстрогенов), взаимодействующие с ново-синтезированной РНК и участвующие в принятии решения о характере сплайсинга.

Посттрансляционный процессинг

Конечный результат подобных взаимодействий зависит от типа ядерного Рц; структуры промотора, с которым Рц связывается; структуры областей РНК, подвергающихся сплайсингу; Уровня экспрессии различных корегуляторов и взаимодействующих с ними факторов сплайсинга; посттрансляционной модификации компонентов описанного белкового комплекса. Данный механизм, вероятно, функционирует и при действии других транскрипционных факторов. На этой основе возникает возможность специфичного для данной клетки и данного гена влияния того или иного сигнального соединения на характер сплайсинга.

Для предшественников большинства новосинтезированных секретируемых белково-пептидных соединений, включая сигнальные, характерно наличие на N-конце 20—25-членной «сигнальной» последовательности, необходимой для транспорта через мембраны эндоплазматического ретикулума и позднее отщепляемой под действием специфичных для сигнальной последовательности пептидаз. В то же время некоторые продукты трансляции могут транспортироваться в клетке посредством иного механизма, и их N-концевая последовательность не подвергается отщеплению.

Часть белково-пептидных соединений после отщепления сигнального пептида (или без отщепления) может секретироваться в неизменённом виде. Однако большинство продуктов трансляции подвергается дополнительным модификациям, включающим ограниченный протеолиз, формирование дисульфидных связей, гликозилирование, амидирование, сульфирование, фосфорилирование, введение липидных заместителей, образование димеров, циклизацию глутамина.

Дальнейший ограниченный протеолиз под действием ферментов с разной субстратной специфичностью, часто обобщённо называемых конвертазами, с образованием одного или нескольких биологически активных продуктов (в случае тиролиберина из одной молекулы предшественника образуется 5 молекул гормона).

Введение липидных заместителей

Формирование в эндоплазматическом ретикулуме внутри- и межмолекулярных дисульфидных связей с участием оксидаз сульфгидрильных групп и дисульфидизомераз — важнейший элемент правильной пространственной укладки полипептидной цепи и образования олигомерных белков.

  • N- и О-гликозилирование полипептидной цепи в одном или нескольких положениях под действием гликозилтрансфераз (гликозилирование играет роль в укладке полипептидной цепи, её секреции и, как правило, повышает длительность жизни белково-пептидных соединений вне клетки, а в ряде случаев необходимо для эффективного взаимодействия с Рц).
  • Амидирование за счёт окислительного расщепления N-C ос-связи С-концевого глицина под действием пептидилглицин а-амиди-рующей монооксигеназы (амидирование может иметь значение для стабильности и/или взаимодействия пептидов с Рц).
  • Сульфирование а.к. остатков или гликозильных заместителей под действием сульфотрансфераз, что может иметь значение для проявления биологического действия белково-пептидных соединений.
  • Фосфорилирование под действием протеинкиназ, играющее существенную роль в стабильности и действии лигандов, заякоренных на плазматической мембране.
  • Введение липидных заместителей (например, миристата под действием миристоил-КоА:белок N-миристоилтрансферазы), служащих для заякоривания лигандов на мембране продуцирующих их клеток.
  • Неферментативное образование димеров нековалентно связанных СЕ.
  • Циклизация С-концевого глутамина в тиролиберине и люлиберине.

Не обязательно все вышеперечисленные модификации происходят при биосинтезе любого сигнального белково-пептидного соединения. Активность ферментов, участвующих в их синтезе является объектом регуляции, в том числе со стороны гормональных факторов. Примером образования множественных биологически активных продуктов из одного предшественника служит процессинг проопиомеланокортина.

Добавить комментарий


  • Подписка
  • ВКонтакте
  • Сайт на Facebook
Подпишитесь на наши новости и обновления!
Подпишитесь на рассылку по e-mail