Процессы, не включающие образование дериватов аминокислот
постсинтетический белок аминокислота карбоксилирование
К этой группе следует отнести модификацию путем протеолиза, а также физико-химические процессы, в результате которых изменяется конформация.
Частичный протеолиз.
Многие белки, секретируемые из клетки, первоначально синтезируются в виде молекул-предшественников, функционально неактивных. Удаление части полипептидной цепи специфическими эндопротеазами приводит к образованию активных молекул. Некоторые белки-предшественники расщепляются в ЭР или АГ, другие после секреции. Так, неактивные предшественники секретируемых ферментов - зимогены - образуют активный фермент после расщепления по определенным участкам молекулы.
Ковалентная модификация.
Структурные белки и ферменты могут активироваться или инактивироваться в результате присоединения различных химических групп: фосфатных, ацильных, метильных, олигосахаридных и других. 13 кодируемых аминокислот (включая пролин) дают хотя и разнообразные, но в общем однотипные дериваты. Для других аминокислот последние в составе белков не известны, хотя и встречаются в составе пептидов. Триптофан не модифицируется. Некоторые аминокислотные остатки в большей мере подвержены модификации, например лизин, серин, треонинн, цистеин, гистидин, тирозин, другие - меньше.
Описываемые процессы можно разделить на три группы.
. Модификация обратима (например, при фосфорилировании - дефосфорилировании, лежащем в основе регуляции активности ферментов). Обычно при этом происходят локальные изменения конформации или взаимодействий между субъединицами.
. Модификация носит необратимый характер. В этих случаях лигандированные аминокислоты имеют значение либо для образования простетической группы, либо для окончательной конформации белков. Так, гидроксилирование пролина, приводящее к появлению оксипролина, как и гидроксилирование лизина, имеет решающее значение для формирования эластина и коллагена.
. Дериват появляется в составе физиологически активного полипептида или аминокислоты, возникающего в организме в результате биосинтеза белка-предшественника, который затем подвергается протеолизу.
Метилирование - один из наиболее широко распространенных процессов, связанных с биосинтезом биологически активных веществ. Он характерен почти для всех классов соединений, присутствующих в организме: изопреноидов, жирных кислот, нуклеиновых кислот, аминокислот и белков.
Физиологическое значение метилирования велико. Наиболее хорошо изучен процесс образования и роль формилметионина как инициатора биосинтеза белков у прокариотов. Доказано, что данный процесс осуществляется на уровне аминоацил-тРНК. Метилирование приводит к образованию О-β-метилпроизводных серина и треонина. О-γ-метилглутарат играет важную роль при хемотаксисе бактерий и движениях амебы.
Метилированные производные гистонов имеют большое значение для биосинтеза белков. В данном случае метилирование осуществляется по аминокислотным остаткам лизина, аргинина и концевым аминогруппам гистонов, что приводит к изменению их заряда и конформации, а это влияет на взаимодействие гистонов между собой и с ДНК. Активность ферментов, ответственных за модификации, регулируется и зависит от стадии клеточного цикла. Такая модификация делает возможным конформационные перестройки хроматина.
Области эухроматина, в которых расположены активно транскрибируемые гены, обладают следующей структурной особенностью - молекулы гистонов, связанные с ДНК в этих участках, модифицированы: ε-аминогруппа лизина метилирована или ацетилирована; метилированы некоторые остатки аргинина и гистидина в гистонах Н2А и Н2В, являющиеся коровыми белками нуклеосом. В гистоне Н1 фосфорилированы остатки серина. Результат этой серии ковалентной модификации - снижение суммарного положительного заряда гистонов и ослабление сродства нуклеосом к ДНК.
Из печени выделены три активных метилазы, метилирующих лизин в альбумине, однако в крови эти формы альбумина не обнаружены. Наличие метилирующих ферментов еще не означает, что белок в норме метилируется. Дериваты аминокислот участвуют в обеспечении разнообразных функций белка и трудно выделить какую-либо общую функцию, присущую метилированию, если не учитывать значение этого фермента для обеспечения определенной конформации белка.