Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БИООРГАНИКА / модификация белков_тетраэдрический_замещение_лекция_17.ppt
Скачиваний:
34
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
6.08 Mб
Скачать

Было показано, что в гистоне Н3 триметилированный Lys4 необходим для активации процесса транскрипции, а диметилированный Lys4 обнаружен как в активном, так и в неактивном гене. Так, например, гетерохроматиновый белок 1 (НР1), взаимодействуя с триметилированным Lys в гистоне Н3 через свой хромодоген (домен, узнающий алкилированные аминокислотные остатки), вызывает локальную конденсацию хроматина и привлекает к сборке активного транскрипционного комплекса другие белковые факторы.

АЛКИЛИРУЮЩИЕ РЕАГЕНТЫ

Метилирование белков в живых организмах

происходит путем переноса СН3-групп от S- аденозилметионина и катализируется ферментами метилтрансферазами. В случае лизина возможно образование моно-, ди-, триметиллизинов, а в случае аргинина – моно- и диметиларгининов. Полученные соединения отличаются размерами модифицированного остатка и степенью гидрофобности.

АЛКИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ (реакция по боковому радикалу остатка лизина)

O

O

 

S-аденозил-L-метионин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(AdoMet)

 

 

O C O

 

 

 

 

H3N+ CH CH2 CH2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

NH2

 

S-аденозил-L-гомоцистеин

 

 

+

CH2

CH3

 

 

 

 

 

S

 

 

 

+

CH

 

(AdoHcy)

 

 

..

CH3

 

O N

N

+ NH

H3N

 

CH2

CH2

 

 

 

 

NH2

 

 

 

 

N

2

 

 

 

 

N

NH2

 

 

 

 

 

(CH2)4

+

 

 

S CH2

 

 

(CH2)4

 

 

OH

 

 

 

O

N

N

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH CO

 

 

 

 

NH

CH

CO

 

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Монометил-Lys

 

 

 

HO

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lys (или Arg)

Вспомним схему синтеза S-аденозилметионина. С вашей точки зрения по какому механизму протекает реакция метионина с АТР?

гомоцистеин

 

метионин

 

H3N CH COO

 

H3N CH COO

 

CH

N5-метилтетрагидрофоллат

CH2

 

2

 

 

 

CH2

 

 

CH2

 

SH

 

H3C

SH

 

 

 

 

ATP

 

аденозин

 

 

 

3pi

 

 

 

 

H3N CH COO

NH2

H3N CH

COO

NH2

CH2

 

CH2

N

 

N

N

CH2

N

CH2

 

S CH2 O N

N

H3C S CH2 O N

N

H H

 

 

H H

 

H

 

S*

H

 

OH OH

S CH3

OH OH

 

S-аденозилгомоцистеин

S-аденозилметионин

Примечание: здесь * – метилируемый субстрат.

Вспомним, что может произойти, если будет повышаться уровень гомоцистеина. Это наблюдается при развитии, например, сердечнососудистых, нейродегенеративных заболеваниях, шизофрении.

N-Homocysteinylation of proteins

 

 

 

in vivo

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

NH CH C

NH2 CH COOH

NH2

O

 

 

NH2

(CH2)4

 

 

NH2

CH2

ATP

 

 

 

O

AMP

 

 

CH2

E

- AMP

 

 

 

 

S

 

SH

SH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Homocysteine

 

 

 

 

Homocysteine

 

 

 

 

 

thiolactone

 

O

NH CH C (CH2)4 NH

O C

CH NH2 (CH2)2 SH

N-Hcy-protein

25 % of plasma Hcy is N-linked to blood proteins 0.36 % of circulating HSA is N-homocysteinylated

H. Jakubowski ,J. Biol. Chem., 2002 (277), 30425-30428

ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ОСТАТКА МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛИЗИНА

До самого последнего времени считалось, что метилирование остатков лизина является необратимым процессом. Но совсем недавно были выделены ферменты, катализирующие удаление метильных групп с остатков лизина и аргинина, т.е. установлено, что эта посттрансляционная модификация является динамичной. Демитилирование лизина является окислительным процессом и может катализироваться или FAD-зависимой полиаминооксидазой, или лизин-специфичной деметилазой, функционирующей как диоксигеназа в присутствии кофакторов – ионов Fe2+, -

кетоглутарата и аскорбата.

ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ДИ- И МОНОМЕТИЛИРОВАННЫХ ОСТАТКОВ ЛИЗИНА В ГИСТОНАХ, КАТАЛИЗИРУЕМОЕ

FAD-ЗАВИСИМОЙ ПОЛИАМИНООКСИДАЗОЙ

H2O2

O2

 

 

R1

 

 

R1

 

 

 

 

NH

 

CO

 

 

N N O

 

N NH O

 

 

 

CH

 

H C

H3C

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH

CO

 

NH

 

 

NH

 

 

 

 

(CH2)4

CH

H3C

N

H3C

NH

NH

 

CO

 

 

 

CH

 

NHR

 

(CH )

 

FAD O

 

 

FADH O

 

 

 

 

 

2 4

 

 

 

2

 

(CH )

 

H2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NR

 

 

 

 

 

 

 

2 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

NR

 

 

O

 

CH3

 

 

аминооксидаза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ТРИ-, ДИ- И МОНОМЕТИЛИРОВАННЫХ ОСТАТКОВ ЛИЗИНА В ГИСТОНАХ, КАТАЛИЗИРУЕМОЕ ГИСТОНДЕМИТИЛАЗОЙ, ФУНКЦИОНИРУЮЩЕЙ В ПРИСУТСТВИИ КОФАКТОРОВ – ИОНОВ Fe2+, -КЕТОГЛУТАРАТА И АСКОРБАТА

 

 

 

 

 

 

 

NH

CH

CO

 

 

 

 

 

 

 

 

NH

 

CO

Fe2+ + O2

Fe3+ + СO2

NH

 

CO

(CH2)4

 

CH

 

 

 

 

CH

 

 

- OOC-C-CH2-CH2-COO-

- OOC-CH2-CH2-COO-

 

 

 

NR2

 

 

(CH2)4

 

(CH )

 

 

O

 

 

+

2 4

 

 

 

+

NR2

 

 

NR2

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

CH2

 

 

 

CH3

гистондеметилаза,

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

аскорбат

 

 

 

OH

H

H

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, метилирование-диметилирование наряду с ацетилированием-деацетилированием определенных аминокислотных остатков в гистонах является одним из основных факторов регуляции активации или репрессии генов.