Где хранится наследственная информация о первичной структуре белка?
Биосинтез белка. Генетический код
Очевидно, что перебрать все конформации, чтобы выбрать самую низкую по энергии, невозможно, а из-за слабого понимания механизмов сворачивания белка повторить тот «кратчайший путь», который ведёт к нативной структуре, на компьютере пока не удаётся. Чтобы как-то приблизиться к природному механизму сворачивания, исследователи пытаются выделить в последовательности моделируемого белка структурно консервативные фрагменты аналогичные тем, что в природе сворачиваются первыми и в дальнейшем уже остаются неизменными и как бы «собирают мозаику» из этих фрагментов. Эта процедура, тоже чрезвычайно ресурсоёмкая всё равно требуется перебрать астрономическое число вариантов! Рисунок 1. De novo фолдинг: предсказание пространственной структуры небольших белков. Программа Rosetta генерирует ансамбль моделей, получающихся после «сборки» структурно-консервативных фрагментов молекулы в специализированном силовом поле.
Короткие 4—10 аминокислотных остатков фрагменты последовательности моделируемого белка выступают «зародышами» структуры будущей модели причём в разных моделях они различаются и «перекрываются» , а конформацию этим фрагментам «назначают», используя конформации гомологичных фрагментов из белков с уже известной структурой. В этом смысле, de novo не является моделированием «заново» в полном смысле слова, но «заимствование» локальных структурных фрагментов такой небольшой длины в данном случае не считается использованием структуры белков-гомологов целиком. Сверху на рисунке показаны наложенные экспериментальная структура белка Hox-B1 красным и соответствующая низкоэнергетическая структура, предсказанная программой Rosetta синим. Видно практически идеальное совпадение конформаций ароматических остатков в центральной области белка. Внизу показана зависимость энергий моделей из полученного в расчёте ансамбля от среднеквадратичного отклонения СКО моделей от нативной структуры.
Синим цветом показаны модели, сгенерированные из нативной структуры в качестве «контроля» и естественно получившиеся очень близкими к ней по значению СКО , чёрным — модели, созданные в процессе предсказания. Красной стрелкой отмечена модель, структура которой дана сверху. Этот факт иллюстрирует не очень высокую надёжность предсказаний в практических применениях — потому что в реальных задачах, когда предсказываемая структура действительно неизвестна, сравнивать СКО модели будет уже не с чем — руководствоваться придётся только значениями энергии. Разрабатываемая ими программа Rosetta уже неоднократно показывала себя с хорошей стороны в предсказании структуры белков небольшой длины рис. Похожий подход используется в программе TASSER [15] , где короткие структурные фрагменты «собираются» в специализированном силовом поле, а результат модель, предположительно близкая к нативной выбирается из ансамбля предсказаний с помощью идентификации наиболее плотного структурного кластера — являющегося, по мнению исследователей, «гнездом» физически реалистичных моделей.
Конечно, все эти мощности пошли не только на предсказание одной структуры — в исследование был включен не один белок. Эта ресурсоёмкость лишний раз подчёркивает, что понимание механизмов фолдинга находится не на высоте: способ направленно двигаться в сторону нативной структуры, не перебирая множества нереалистичных вариантов, пока не найден. Да и функции оценки потенциальной энергии часто дают промашки: ведь на одно удачное предсказание, становящееся поводом к публикации в одном из ведущих журналов [13—17] , приходится множество неудачных попыток!.. Но и для предсказаний с не очень высокой точностью находится своё применение: ведь упомянутые алгоритмы могут не только предсказывать структуру «с нуля», но и оптимизировать модель, если в качестве отправной точки задать экспериментальную структуру, требующую уточнения — например, ЯМР-модель или данные из криоэлектронной микроскопии. Кроме того, предсказание структуры всех белков подряд из какого-нибудь организма может помочь идентифицировать белки с ещё неизвестным типом укладки — чтобы экспериментаторы могли сконцентрироваться именно на них и «расшифровать» строение ещё одного структурного семейства.
Итак, методики de novo фолдинга для небольших белков уже достигли определённой зрелости [17] , а возможность создать белок с не встречающимся в природе типом укладки «с нуля» [18] дополнительно подчёркивает потенциал этой области — ведь свернуться способна далеко не каждая последовательность! И тут на помощь приходит сама Природа — ведь белки не независимы друг от друга, и между ними есть «родственные» отношения! Предсказание структуры белков, использующее эти отношения, называется сопоставительным моделированием, или моделированием на основании гомологии. Сопоставительное моделирование «Вселенная» белков велика как уже было сказано, на сегодняшний день известно уже более пяти миллионов белков, идентифицированных в геномах множества организмов , но не безгранична. Многие белки имеют типичные мотивы пространственной организации — то есть, принадлежат к различным семействам, образуя «родственные» группы.
И, хотя «новый» белок приобретает другую функцию, а его последовательность понемногу эволюционирует и меняется, пространственная структура его остаётся до какого-то момента достаточно консервативной [20]! Эти наблюдения и являются основой методики предсказания пространственной структуры, называемой моделированием на основании гомологии. Моделирование на основании гомологии На настоящий момент моделирование по гомологии позволяет установить структуру более половины белков, чьё строение ещё неизвестно. Процесс моделирования по гомологии [22] , [23] включает несколько шагов рис. Решающим фактором, определяющим качество получаемых моделей, является степень гомологии или идентичности последовательностей моделируемого белка и шаблона.
Высокая идентичность обозначает, что эволюционное расхождение обоих белков от общего «предка» произошло не настолько давно, чтобы эти белки утратили структурную общность. Рисунок 2. Парное выравнивание служит «инструкцией» программам, осуществляющим моделирование. Множественное выравнивание может быть полезно для выявления консервативных остатков во всём семействе показаны звёздочкой или отдельных подсемействах белков три верхних последовательности — рецепторы мелатонина. Множественное выравнивание и профили последовательностей позволяют идентифицировать более слабые гомологии, чем «обыкновенное» парное выравнивание.
Выравнивание проводят с помощью сервера CLUSTALW или его аналогов ; Построение модели заключается, главным образом, в «натягивании» последовательности моделируемого белка рецептора мелатонина MT1 на «остов» шаблона зрительного родопсина согласно выравниванию. В первом трансмембранном сегменте наложенных структур модели и шаблона показаны боковые цепи остатков, «подсвеченных» на выравнивании. Моделирование проводят с помощью программы Modeller и аналогичных ей или сервера Swiss-Model и ему подобных. В онлайн-базах ModBase и Swiss-Model Repository содержатся автоматически построенные модели для всех белков из базы Swiss-Prot, для которых удаётся найти структурный шаблон; Оценка качества, оптимизация и использование модели. Самый сложный этап моделирования по гомологии — оптимизировать модель с учётом всей доступной биологической информации по моделируемому белку.
Биосинтез белка включает в себя два последовательных этапа. Остановимся подробнее на каждой из этих стадий - транскрипции и трансляции белка. Непосредственно образованию белка предшествует матричный синтез иРНК, который именуется транскрипция.
Подробно описан данный принцип в 5 уроке "Химический состав клетки". Процесс транскрипции белка совершается никак не на целой молекуле ДНК, а только на небольшой ее зоне. Активная роль здесь отводится ферменту РНК-полимераза, которая способствует формированию РНК и распознает «знаки препинания».
Транскрипция РНК, нужной с целью формирования белка, происходит в несколько последовательных этапов. Сначала при содействии ферментов разрываются водородные связи в азотистых основаниях цепочки ДНК. В результате этого нити ДНК разъединяются.
При биосинтезе белка транскрипция способна совершаться синхронно на некоторых генах одной хромосомы, а также на генах, размещенных на разных хромосомах. В следствие обмена генетической информацией формируется иРНК с последовательностью нуклеотидов, являющихся верной копией матрицы ДНК. Синтезированная в ядре иРНК отделяется от своей матрицы и через поры ядерной оболочки поступает в цитоплазму, где прикрепляется к малой субъединице рибосом.
Начало и конец синтеза всех типов РНК строго зафиксирован специальными триплетами, выполняющими функцию «знаков препинания». Вторым этапом синтеза белка считается трансляция. Проистекают данные реакции в рибосомах, куда доставляется информация о структуре белка на иРНК.
Процесс трансляции заключается в переносе и реализации генетической информации в виде синтеза белка. Зрелые молекулы иРНК, попав в цитоплазму, присоединяются к рибосомам и затем постепенно протягиваются через ее тело. В каждый момент биосинтеза белка в клетке внутри рибосомы находится незначительный участок иРНК.
Аминокислоты доставляются в рибосомы различными тРНК, которых в клетке несколько десятков. Трансляция белка наступает со стартового кодона АУГ. Из этой зоны всякая рибосома прерывисто, триплет за триплетом, перемещается по иРНК, что сопровождается увеличением полипептидной цепочки.
Количество аминокислот в белке соответствует числу триплетов иРНК. Встраивание аминокислот исполняется при содействии тРНК — главных агентов биосинтеза белка в организме. Цепь тРНК своей конфигурацией напоминает листик клевера.
На вершине размещается особенный триплет — антикодон, который прикрепляется согласно принципу комплиментарности к конкретному кодону иРНК.
Методы исследования Откуда берется информация о первичной структуре белка Информация о первичной структуре белка, то есть о последовательности аминокислот в полипептидной цепи, может быть получена из различных источников и с использованием различных методов исследования. Одним из основных источников информации о первичной структуре белка является база данных белков, такая как Банк белков Protein Data Bank — PDB , где хранятся данные о множестве экспериментально определенных структур белков. В базе данных PDB можно найти информацию о последовательности аминокислот в белке, а также о его структуре, свойствах и взаимодействиях с другими молекулами. Другим источником информации являются научные статьи и публикации, в которых описываются результаты экспериментов по определению первичной структуры белков.
Методы структурной биоинформатики позволили разработать эффективные алгоритмы для парного и множественного сравнения белковых структур, а также создать свою белковую «систематику», т. Такая классификация во многом способствует изучению эволюции белков и более глубокому пониманию их функций.
Например, установлено, что в процессе эволюции изменения в пространственной структуре белков накапливаются гораздо медленнее, чем изменения в самих аминокислотных последовательностях. Кроме того, была сформулирована гипотеза о конечности числа возможных пространственных укладок полипептидной цепи белков — оно было оценено приблизительно в одну тысячу. Это предположение подтверждается исследованиями последних лет: число «опознанных» белковых структур растет ежегодно на 5—7 тыс. Наиболее надежный способ получения моделей пространственных структур белков — рентгеновская кристаллография, однако он длительный, трудоемкий и дорогостоящий. Поэтому важным направлением структурной биоинформатики является разработка методов предсказания структуры белка по его аминокислотной последовательности. Для этого здесь, как и в компьютерной геномике, используются методы машинного обучения, а также технологии реконструкции пространственных структур «по гомологии», т. В настоящее время наиболее точные предсказания структуры белка можно получить, если находится родственный ему белок с уже известной пространственной структурой.
И чем выше будет степень родства двух белков, тем выше окажется точность модели. Еще одна интересная область структурной биоинформатики — молекулярное моделирование структур биологических макромолекул. Современные алгоритмы, использующие технологии параллельных вычислений на высокопроизводительных компьютерных кластерах, позволяют рассчитывать системы, состоящие из десятков тысяч атомов! Это дает возможность в мельчайших деталях — на уровне отдельных атомов, исследовать эффекты влияния мутаций на структуру белка и характер взаимодействия его активных центров с метаболитами. В генной «паутине» Нужно отметить, что к концу XX в. В этом ключе взаимодействия между компонентами живых клеток принято описывать в виде графов, узлами которых являются биологическое компоненты гены, молекулы , а ребрами — взаимодействия между ними. Такие графы, именуемые генными сетями, описывают координированно функционирующие группы генов, которые контролируют развитие всех фенотипических признаков организма Колчанов и др.
Такое представление межгенных взаимодействий — удобная математическая модель: на основе анализа структуры графа можно получать информацию о различных особенностях функционирования живых систем. В структуре графа можно выделить ряд важных элементов, в частности, положительные и отрицательные обратные связи, циклы, каскады передачи сигналов и т. В случае, когда параметры взаимодействий между компонентами генной сети известны например, оценены экспериментально , компьютерные программы позволяют построить кинетические модели, которые можно использовать для моделирования динамического поведения генных сетей, т. Такие модели, уже позволившие получить ряд новых интересных данных, касающихся влияния мутаций на функции живых систем Колчанов и др. В свете эволюции Сорок лет назад Ф. Добржанский 1973 , один из основателей современной теории эволюции, отметил, что «в биологии ничто не имеет смысла кроме как в свете эволюции». Именно поэтому одна из основных областей применения информационных технологий в биологии — изучение молекулярной эволюции, которое заключается в построении моделей эволюции генов, учитывающих самые разные факторы: особенности структурной организации генов, пространственную структуру белков, взаимодействия белков с метаболитами, другими белками и ДНК, особенности функционирования генных сетей.
Такие модели позволяют реконструировать эволюционную историю генов и белков, а на их основе эволюцию видов. Современные модели накопления мутаций в геномных последовательностях используются для датировки эволюционных событий. Кроме того, модели эволюции позволяют оценивать влияние нуклеотидных и аминокислотных замен на структуру и функцию генов и кодируемых ими белков; это, в свою очередь, помогает оценивать влияние полиморфизмов, связанных с наследственными заболеваниями.
Остались вопросы?
не могли бы вы сказать где в этом тексте категория состояния? Разные вопросы. Здесь написанно в крации? Структура человеческого белка интерлейкина-12, связанного с его рецептором / UW Medicine Institute for Protein Design. Как она зашифрована в этой молекуле? Как информация из ядра передаются в цитоплазму? Информация о структуре белков «записана» в ДНК в виде последовательности нуклеотидов. В процессе транскрипции она переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка. Знание того, где хранится информация о структуре белка, помогает нам лучше понять его функцию и важность для живых организмов.
Биосинтез белка. Генетический код
Где накапливается белок в клетке? Белки запасаются в мембранном соке, так как они лучше сохраняются именно в жидком виде. Нерастворимые аминокислоты тоже важны, но чаще всего они запасаются в цитоплазме. Что происходит с белками в организме человека? Полученные с пищей белки подвергаются полному гидролизу в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые всасываются и кровотоком распределяются в организме см. Как понять что организму не хватает белка? Внешние симптомы белковой недостаточности: Где хранится белок в организме? Ответы пользователей Отвечает Родион Фолк-Драммер 1 июн. Эластин в несколько сотен раз...
Отвечает Анвар Синичкин Белок присутствует во всем теле — от мышц и внутренних органов до костей, кожи и волос. Тело не хранит белок, как и другие макроэлементы, поэтому он должен поступать в организм с пищей. Диетологи рекомендуют сочетать белки животного и растительного происхождения — так ваш рацион будет более полноценным.
Обычно биологи действуют экспериментальным путем, используя очень дорогие и трудоемкие методы.
А теперь эта база пополнилась всеми белками, которые существуют почти в каждом организме на Земле, геном которого был секвенирован. Это свыше 200 млн структур, сообщает ZME Science. Появление доступных 3D-структур белков позволит ученым разобраться в функциях тысяч молекул в геноме человека, которые до сих пор оставались загадкой и которые могут быть связаны с болезнетворными генными вариантами. Также они могут применяться для ускоренного получения новых лекарственных препаратов.
Все белковые структуры, распутанные AlphaFold, находятся в открытом доступе.
Это было вызвано быстрым накоплением информации о строении сложных органических полимеров — нуклеиновых кислот, обеспечивающих хранение и передачу наследственной информации, и белков, играющих в клетке структурную, ферментативную и регуляторную роль. Но бурное развитие биоинформатика получила лишь спустя три десятилетия, на волне появления мощной вычислительной техники и сетевых коммуникативных технологий, обеспечивших хранение огромных массивов молекулярно-биологических данных и свободный доступ к ним для любого исследователя Основателем биоинформатики как нового научного направления можно считать американскую исследовательницу М. Дайхофф, которая собрала в своем «Атласе белковых последовательностей и структур» 1965 первые данные об аминокислотных последовательностях этих макромолекул. Их анализ позволили Дайхофф сформулировать математическую модель эволюции белков, на основе которой и осуществлялся в дальнейшем поиск родственных последовательностей и их классификация. Таким образом была заложена основная парадигма биоинформатики: разработка инструментов компьютерного представления биологических данных, обеспечение их хранения и доступности; статистическая обработка результатов экспериментов и реконструкция на этой основе математических и компьютерных моделей биологических процессов.
Это определило место нового направления среди других биологических дисциплин: с помощью биоинформационного подхода появилась возможность уточнять существующие модели биологических систем и создавать новые, на основе которых можно планировать эксперименты. Появление в 1990-х гг. Наконец, в 2001 г. К настоящему времени секвенировано уже более 4,3 тыс. В процессе высокопроизводительного секвенирования генома молекулы ДНК дробятся на короткие 50—200 нуклеотидов фрагменты ДНК, последовательность которых можно автоматически идентифицировать. В результате получаются большие массивы данных, представляющие собой результат расшифровки коротких последовательностей во множестве копий, полностью или частично перекрывающихся между собой.
Для того чтобы реконструировать весь геном, нужно решить обратную задачу — собрать из этих фрагментов полные нуклеотидные последовательности, составляющие отдельные хромосомы. Для решения задачи ассемблирования сборки генома имеется два принципиальных подхода. Во-первых, сборку последовательностей можно вести «вслепую», на основании лишь известных фрагментов метод сборки de novo. В этом случае используется тот факт, что благодаря перекрыванию коротких фрагментов одна и та же последовательность ДНК может быть «покрыта» многократно. Такой подход оправдан в случае, если геном организма неизвестен. Основной проблемой при этом является наличие в геноме большого числа одинаковых последовательностей, определить точное местоположение которых методами одной лишь биоинформатики невозможно.
Однако для высших организмов характерен избыток повторенной ДНК, что существенно затрудняет сборку геномов de novo из коротких фрагментов. В результате приходится применять более трудоемкие и дорогие экспериментальные методы, позволяющие получить фрагменты большей до тысячи нуклеотидов длины. Другой подход используется тогда, когда геном вида, к которому принадлежит организм, уже секвенирован. В этом случае требуется только определить положение отдельных секвенированных фрагментов в известной последовательности. Такая процедура «картирования» намного проще, чем сборка de novo, однако и она требует применения специальных алгоритмов из-за огромного размера данных типичная задача — картировать на геном человека сотни миллионов фрагментов. Этот подход очень удобен для повторного секвенирования геномов, которое проводится для выявления степени внутривидовых различий ДНК, анализа состава транскриптома РНК-продуктов «считывания» генов и выявления различия в нем на разных стадиях развития организма.
Один из наиболее известных проектов в этой области — международный проект «1000 геномов», направленный на изучение редких и распространенных генных вариаций полиморфизмов в 14 популяциях человека на основе повторного секвенирования геномов свыше тысячи человек. Проводим опознание В последние годы было обнаружено, что вопреки первоначальным ожиданиям в геномах высших организмов доля ДНК, кодирующей белки, очень невелика. Структура нуклеотидных последовательностей этих генов прерывистая и содержит кодирующие экзоны и некодирующие интроны участки, а также регуляторные участки, с которыми связываются белки, запускающие процесс транскрипции считывания ДНК.
Примером денатурации является свертывание белка яйца, наблюдающееся при его варке. Денатурация — это разрушение характерной для данного белка четвертичной, третичной и вторичной структуры, в результате чего в денатурированном состоянии полипептидные цепи белков образуют случайные и беспорядочные клубки и петли. Разрыва пептидных связей при денатурации не происходит, то есть сама полипептидная цепь сохраняется, однако способ ее укладки изменяется. В том случае если в белке имеются дисульфидные мостики, стабилизирующие третичную структуру белка, обычно при денатурации они рвутся, что происходит путем восстановления остатков цистеина. Денатурация бывает обратимой и необратимой. В случае обратимой денатурации при возвращении в исходные нативные условия пространственная структура белка восстанавливается. При варке яйца мы имеем дело с необратимой денатурацией, когда исходную нативную структуру восстановить уже практически невозможно.
Как правило, необратимая денатурация связана не с нарушением первичной структуры, а с тем, что разные полипептидные цепи взаимодействуют своими гидрофобными участками, слипаются и образуют большие агрегаты — твердые частицы белка, выпадающие в осадок. Свет рассеивается на границе этих частиц, поэтому прозрачный раствор белка например, белок яйца становится непрозрачной взвесью твердых частиц белкового агрегата, что объясняет белый цвет и непрозрачность белка вареного яйца. В клетке также происходит ренатурация белков, обычно поврежденных, отслуживших свой срок. Такие белки либо разрушаются деградируют , либо, если это еще возможно, ренатурируют — самостоятельно или при помощи белков-шаперонов, своеобразных помощников, способствующих восстановлению структуры других белков. Шапероны играют большую роль в восстановлении клетки после теплового шока. Рентгеноструктурный анализ Основным источником знаний о структуре белков является метод рентгеноструктурного анализа. Для того чтобы провести рентгеноструктурный анализ, необходимо получить кристаллы белка, что далеко не всегда удается. Иногда фермент кокристаллизуют совместно кристаллизуют с субстратом или ингибитором, другие белки тоже могут кокристаллизоваться с какими-либо веществами. После получения кристаллов белка их облучают рентгеновскими лучами и получают картину дифракции этих лучей на кристаллической структуре белка. По положению пятен на дифракционной картине рассчитывают положение каждого атома в молекуле белка.
Понятно 118 Войдите или зарегистрируйтесь , чтобы голосовать.
Программа нашла все 200 млн белков, известных науке: как это возможно
| Где находится информация о первичной структуре белка: места хранения | В этом уроке разберем, что такое генетическая информация и где она хранится. |
| Биосинтез белка — Студопедия | Первичная структура фибриллярных белков также высоко регулярна, периодична, — потому-то из нее и образуется обширная регулярная вторичная структура. |
| Трансляция и транскрипция как этапы биосинтеза белка, генетический код | Всего ответов: 1. Хранится в ядре, синтез РНК. Похожие задания. |
| Биоинформатика: Определение и предсказание структуры белков - важные методы и применение | Предмет: Биология, автор: analporoshok. где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез. |
Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года
Таким образом: 1 Вторичная, третичная, четвертичная структура белков однозначно определяется их первичной структурой. Двух белков с разной пространственной при одинаковой первичной структуре быть не может хотя суть природы прионов мне при этом тезисе неясна. Если все так и есть, то у меня появились еще дополнительные вопросы по биосинтезу белка, которые, наверное, стоит вынести в отдельные ветки форума. Позволю себе внести некоторые дополнения.
Таким образом: 1 Вторичная, третичная, четвертичная структура белков однозначно определяется их первичной структурой. Двух белков с разной пространственной при одинаковой первичной структуре быть не может хотя суть природы прионов мне при этом тезисе неясна. Если все так и есть, то у меня появились еще дополнительные вопросы по биосинтезу белка, которые, наверное, стоит вынести в отдельные ветки форума. Позволю себе внести некоторые дополнения.
В его молекуле находится жесткое кольцо, которое всегда вызывает поворот. Такая уж у него структура. Если вставить его в альфа спираль, то произойдет поворот на 180 градусов. Ещё у пролина нет свободного водорода у азота. Получается, что он не может образовывать водородную связь, которая так важна для альфа-спирали. Поворот при включении пролина Глицин. Если пролин слишком жесткий, то глицин, наоборот, очень гибкий. У него ведь нет радикала, поэтому если вставить слишком много глицинов, то прощай альфа-спираль.
Иногда из-за него тоже происходит поворот молекулы на 180 градусов — прямо как на картинке выше. Аминокислоты с большими радикалами. Большие радикалы круто, но если они будут расположены рядом, то это может помешать формированию альфа-спирали. Они просто мешают друг другу. И последнее, одинаково заряженные аминокислоты. При одинаковом заряде они отталкиваются допустим: рядом расположены лизин и аргинин, или аспартат и глутамат. Ну и другие комбинации. Нарушение формирования альфа-спирали Если в полипептидной цепи много включений с такими радикалами, то чаще всего образуется… 2.
Бета-складчатый слой Здесь молекула будет похожа на лист, который состоит из нескольких тяжей. А они похожи на горки из игры Gravity defied. Хотя кому я это говорю…. Ладно, давайте просто посмотрим на рисунок, а лучше на два — один сбоку, а другой сверху. Что видим? Один тяж с горками, которые идут то вверх, то вниз. Радикалы аминокислот расположены над или под плоскостью листа. Бета-складчатый слой Теперь можно составить из тяжей бета-складчатый слой.
Здесь, как всегда, несколько вариантов. Первый вариант — параллельный лист, тогда направление тяжей одинаковое. Если оно разное, то он антипараллельный. Стабилизируется этот лист тоже с помощью водородных связей, прямо как альфа-спираль. Только вот есть один нюанс. Если в альфа-спирали есть четкая зависимость образования связей — через 4 аминокислотных остатка, то здесь такого нет. Например, водородными связями могут соединяться 5 остаток и 22. Параллельные и антипараллельные листы Когда мы разбирали альфа-спираль, то сказали что пролин и иногда глицин вызывают поворот на 180 градусов.
У этого есть свое название: бета-поворот. Беспорядочный клубок Это последний вариант. Здесь нет никаких спиралей или бета-складчатости, просто получается вот такая белиберда. Беспорядочный клубок Что общего у всех вторичных структур? В их образовании участвует только пептидный остов. Радикалы пока что отдыхают. Ну и второе: Водородные связи стабилизируют вторичную структуру Ой, а от чего зависит какую вторичную структуру примет молекула? А действительно, почему какая-то молекула принимает форму альфа-спирали, а другая бета-складчатости?
Хороший вопрос, и у меня есть ответ на него: от торсионных углов. Я разбирал это в прошлой статье — кликай сюда , а потом возвращайся. Так, мы говорили о том, что углы бывают разными, но для каждой вторичной структуры характерны строго определенные углы. Есть специальные карты Рамачандрана, на которых указаны эти углы — все данные получены экспериментально. Можно посмотреть какие углы характерны для альфа-спирали и бета-листов Здесь можно посмотреть как будут выглядеть молекулы аминокислот с такими углами. Но вот вам фоточка, если лень. Надеюсь, что теперь понятно почему и как формируется вторичная структура. Ах да, конечно же, все эти углы определяются первичной структурой!
Супервторичная структура белка До этого мы разбирали вторичные структуры изолированно, но представьте себе очень длинную полипептидную цепь. Не может же она вся закручиваться в альфа-спираль или становиться бета-складчатой. Хотя иногда и может, но об этом позднее. Чаще всего белок — это комбинация из альфа-спиралей, бета-тяжей и беспорядочных клубков. То есть может это выглядеть примерно вот-так. Супервторичная структура белка Поймите, что супервторичная структура белка не стоит выше, чем вторичная. Это просто название, которое неправильно отражает суть, поэтому оно мне не нравится. На западе используют другое название — структурные мотивы, оно намного лучше.
Вот в чем его суть: хоть у нас огромное количество самых разных белков, но в них есть определенные повторяющиеся паттерны — это и есть мотивы. Структурные мотивы Мотивов очень много, но думаю смысл понятен. Простые мотивы могут объединяться и образовывать мотивы посложнее. Я использовал в иллюстрациях прошлые картинки, но помните, что эти альфа-спирали и бета-тяжи отличаются друг от друга аминокислотными остатками — они очень разные! Просто перерисовывать все это не хочется. Третичная структура белка Вот этот уровень уже повыше, на нем белок начинает выполнять свою функцию — впахивать, как проклятый. Но сначала нужно остановиться ненадолго и поговорить. Спокойно, я же сказал — ненадолго.
Согласитесь, что у белков очень много функций. Какой-то переносит кислород, а другой входит в состав кости и обеспечивает ее прочность. Белки мышечной ткани вообще обеспечивают движение. Давайте попробуем выделить две глобальные, но не совсем верные, функции: структурная и связывания.
Рибосома считывает последовательность триплетов нуклеотидов кодонов и связывает с ними соответствующие аминокислоты. Таким образом, формируется последовательность аминокислот, которая и определяет первичную структуру белка.
Первичная структура белка является основой для формирования вторичной, третичной и кватернической структур. Она определяет пространственное расположение и взаимодействие аминокислотных остатков белка, которые влияют на его функцию, свойства и активность. Информация о первичной структуре белка, то есть последовательности аминокислот, может быть найдена в различных источниках. В этих базах данных можно найти информацию о первичной структуре белка, а также о различных атрибутах и свойствах белков. Биоинформатические инструменты: Существуют различные биоинформатические инструменты, которые позволяют проводить анализ последовательности белка и определять его первичную структуру. Научные публикации: Научные статьи являются также источниками информации о первичной структуре белка.
Важнейшее открытие за 50 лет: алгоритм DeepMind научили определять структуру белка
Информация о строении белков записана в отдельных участках ДНК – генах. Строение желудка у НЕжвачных парнокопытных. В биологии трансляция — это процесс реализации информации о структуре белка, представленной в иРНК последовательностью нуклеотидов, как последовательности аминокислот в синтезируемой молекуле белка. Новости Новости. Информация о структуре белков «записана» в ДНК в виде последовательности нуклеотидов. В процессе транскрипции она переписывается на синтезирующуюся молекулу мРНК, которая выступает в качестве матрицы в процессе биосинтеза белка.
Где хранится информация о первичной структуре белка
Но такие методы могут быть трудоемкими и дорогостоящими, а некоторые белки не поддаются подобному анализу. DeepMind в 2020 году показала , как ее программное обеспечение может точно предсказывать структуру многих белков, используя только их последовательность, которая определяется ДНК. Исследователи работали над своей системой в течение десятилетий, и AlphaFold 2 отлично показала себя в рамках критической оценки прогнозирования структуры белка CASP, решив 50-летнюю проблему фолдинга или «сворачивания» белков. Компания пообещала опубликовать документы с более подробной информацией и сделать программное обеспечение доступным для исследователей.
Однако никаких подробностей о том, когда и как это произойдет, не последовало. В этот период Дэвид Бейкер, биохимик из Вашингтонского университета в Сиэтле, специалист по вычислительной химии Минкён Бэк и другие исследователи начали поиск способов повторить успех AlphaFold 2.
В этом случае однозначность присоединения кофактора определяется пространственной!
Про ферменты написано конечно интересно, НО конкретные ферменты создавались в эволюции для выполнения катализа конкретных реакций, а не наоборот - появился фермент и с ним функция..... Ссылка на комментарий.
Основная статья: Транспортная функция белков Молекулярная модель кальциевого канала, вид сверху Растворимые белки, участвующие в транспорте малых молекул, должны иметь высокое сродство аффинность к субстрату, когда он присутствует в высокой концентрации, и легко его высвобождать в местах низкой концентрации субстрата. Примером транспортных белков можно назвать гемоглобин , который переносит кислород из лёгких к остальным тканям и углекислый газ от тканей к лёгким, а также гомологичные ему белки, найденные во всех царствах живых организмов [80]. Некоторые мембранные белки участвуют в транспорте малых молекул через мембрану клетки, изменяя её проницаемость. Липидный компонент мембраны водонепроницаем гидрофобен , что предотвращает диффузию полярных или заряженных ионы молекул.
Мембранные транспортные белки принято подразделять на белки-каналы и белки-переносчики. Белки-каналы содержат внутренние заполненные водой поры, которые позволяют ионам через ионные каналы или молекулам воды через белки-аквапорины перемещаться через мембрану. Многие ионные каналы специализируются на транспорте только одного иона; так, калиевые и натриевые каналы часто различают эти сходные ионы и пропускают только один из них [81]. Белки-переносчики связывают, подобно ферментам, каждую переносимую молекулу или ион и, в отличие от каналов, могут осуществлять активный транспорт с использованием энергии АТФ.
Запасная резервная функция[ править править код ] К таким белкам относятся так называемые резервные белки, которые запасаются в качестве источника энергии и вещества в семенах растений например, глобулины 7S и 11S и яйцеклетках животных [83]. Ряд других белков используется в организме в качестве источника аминокислот, которые в свою очередь являются предшественниками биологически активных веществ, регулирующих процессы метаболизма. Схема трансмембранного рецептора: E — внеклеточное пространство; P — клеточная мембрана; I — внутриклеточное пространство Основная статья: Клеточный рецептор Белковые рецепторы могут находиться как в цитоплазме, так и встраиваться в клеточную мембрану. Одна часть молекулы рецептора воспринимает сигнал , которым чаще всего служит химическое вещество, а в некоторых случаях — свет, механическое воздействие например, растяжение и другие стимулы.
При воздействии сигнала на определённый участок молекулы — белок-рецептор — происходят её конформационные изменения. В результате меняется конформация другой части молекулы, осуществляющей передачу сигнала на другие клеточные компоненты. Существует несколько механизмов передачи сигнала. Некоторые рецепторы катализируют определённую химическую реакцию; другие служат ионными каналами, которые при действии сигнала открываются или закрываются; третьи специфически связывают внутриклеточные молекулы-посредники.
Далее, полипептидная цепь может подвергаться посттрансляционным модификациям, таким как свертывание, гликозилирование или фосфорилирование, чтобы приобрести свою конечную функциональную форму. Этот механизм передачи информации обеспечивает создание белков с определенными последовательностями аминокислот, что является основой для их функционирования в клетке. В процессе репликации ДНК образуется две комплементарные цепочки, каждая из которых содержит одну из оригинальных цепочек материнской молекулы ДНК и новую синтезированную цепочку. Важно отметить, что репликация ДНК происходит перед каждым делением клетки, чтобы каждая новая клетка могла получить полный и точный комплект генетической информации от предыдущей клетки. Коды аминокислот и их роль Существует 20 основных аминокислот, которые могут быть закодированы в генетической информации. Коды этих аминокислот были установлены благодаря открытию генетического кода и дешифровке ДНК.
Например, кодон AUG кодирует аминокислоту метионин, которая является стартовой аминокислотой для синтеза белка. Коды аминокислот играют важную роль в определении структуры и функции белка. Каждая аминокислота имеет свои уникальные свойства и может формировать разные типы взаимодействий с другими аминокислотами. Это позволяет белку принимать определенную форму и выполнять свои функции в организме. Изменение кода аминокислоты может привести к изменению структуры и функции белка. Это может иметь серьезные последствия для организма, так как белки выполняют множество важных функций, таких как катализ химических реакций, передача сигналов и поддержание структуры клеток.
Машинное определение структуры белка: ключ к пониманию заболеваний и медицинским инновациям
| Место хранения информации о первичной структуре белка | А возможность синтезировать белки с желаемой структурой позволит ускорить разработку ферментов (ускорителей), с помощью которых можно, например, производить биотопливо и полностью разлагать пластмассовые отходы. |
| Биосинтез белка. Генетический код | Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез. |
| Где находится информация о первичной структуре белка и как она хранится - | Информация о структуре белка хранится в базах данных, таких как Protein Data Bank (PDB) и RCSB PDB. |
| Где хранится информация о первичной структуре белка | 2. В какой структуре хранится информация о первичной структуре белка? |
Где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез
AlphaFold способна выявить структуру белков почти всех живых организмов — от животных и людей до бактерий и вирусов. Кроме того, программа представляет информацию в трехмерном измерении. Строение желудка у НЕжвачных парнокопытных. Информация о первичной структуре белка хранится в. Наследственная информация о первичной структуре белка. Нобелевский лауреат Ричард Хендерсон о структуре мембранных белков, экспериментах с электронной криомикроскопией и структурной биологии. Структура закодированного белка. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде. Именно в молекуле ДНК хранится информация о первичной структуре молекулы белка.
Где хранится информация о первичной структуре белка
| Где хранится информация о структуре белка | Всего ответов: 1. Хранится в ядре, синтез РНК. Похожие задания. |
| Найден ключ от замка жизни: биолог Северинов о главном прорыве года | Информация о структуре белка хранится в базах данных и репозиториях, специально созданных для этой цели. |
| «Ситуация изменилась кардинально»: ИИ научился предсказывать структуру белка (Science, США) | Всего ответов: 1. Хранится в ядре, синтез РНК. Похожие задания. |
Биосинтез белка. Генетический код и его свойства
Структура закодированного белка. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде. Если предсказанная структура белка близка к экспериментально определенной структуре, то можно сделать вывод о высоком качестве предсказания. Таким образом, основа белка является ключевым элементом в изучении строения и функции белков, а информацию о первичной структуре можно найти в генетической информации, хранящейся в ДНК. Информация о структуре белка хранится ва его синтез осуществляется_Роль uPHK в процессе биосинтеза белка_Роль mPHK в процессе биосинтеза.