
- •ХИМИЧЕСКАЯ И ПОСТТРАНСЛЯЦИОННАЯ
- •Модификаций много, а память и время ограничены. Продолжаем обсуждать
- •ОБРАТИМОЕ АЦЕТИЛИРОВАНИЕ. Используют, например, при ограничении фрагментации белков с помощью сериновых протеаз
- •Сериновые протеазы. Механизм ковалентного катализа.
- •РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ПРИСОЕДИНЕНИЯ-ОТЩЕПЛЕНИЯ
- •В зависимости от рН при взаимодействии соединений, содержащих карбонильную группу, реакция может остановиться
- •АСПАРТАТ АМИНОТРАНСФЕРАЗА – катализирует реакцию переаминирования между аспартатом и альфа-кетоглутаратом
- •АСПАРТАТ АМИНОТРАНСФЕРАЗЫ – катализирует реакцию переаминирования между оксалоацетатом
- •Неферментативное гликозилирование (гликирование) белков
- •НЕФЕРМЕНТАТИВНОЕ ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ
- •Коллаген – основной белковый элемент межклеточного матрикса (семейство близкородственных фибриллярных белков). Функции межклеточного
- •Коллаген – основной белок соединительной ткани
- •МУЛЬТИМОДИФИКАЦИЯ
- •ГИСТОНОВЫЙ КОД
- •РЕАКЦИИ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ (по конечному результату)
- •АЛКИЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ГРУПП БЕЛКОВ
- ••Было показано, что в гистоне Н3 триметилированный Lys4 необходим для активации процесса транскрипции,
- •АЛКИЛИРУЮЩИЕ РЕАГЕНТЫ
- •АЛКИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ (реакция по боковому радикалу остатка лизина)
- •Вспомним схему синтеза S-аденозилметионина. С вашей точки зрения по какому механизму протекает реакция
- •Вспомним, что может произойти, если будет повышаться уровень гомоцистеина. Это наблюдается при развитии,
- •N-Homocysteinylation of proteins
- •ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ОСТАТКА МОДИФИЦИРОВАННОГО ЛИЗИНА
- •ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ДИ- И МОНОМЕТИЛИРОВАННЫХ ОСТАТКОВ ЛИЗИНА В ГИСТОНАХ, КАТАЛИЗИРУЕМОЕ
- •ДЕМЕТИЛИРОВАНИЕ ТРИ-, ДИ- И МОНОМЕТИЛИРОВАННЫХ ОСТАТКОВ ЛИЗИНА В ГИСТОНАХ, КАТАЛИЗИРУЕМОЕ ГИСТОНДЕМИТИЛАЗОЙ, ФУНКЦИОНИРУЮЩЕЙ В
- ••Таким образом, метилирование-диметилирование наряду с ацетилированием-деацетилированием определенных аминокислотных остатков в гистонах является одним
- •N-метилирование по остаткам Lys и Arg в гистонах; введение фрагментов, содержащих изопренильные группы
- ••Изопренилированию подвергаются белки семейств Ras, Rab, Rho (продукты протоонкогенов ras, rab, rho, участвующие
- •Белок, обладая большим сродством к липидным мембранам, служит уникальным местом опознавания для определенных
- •Наблюдается дальнейший процессинг: протеолитическое удаление Суs-А-А-Х-протеазой трипептида А-А-Х с С-конца и карбоксиметилирование остатка
- •Молекулярные механизмы формирования и движения пузырьков
- •Rab-белки участвуют в транспорте пузырьков в клетке
- ••Для каждой внутриклеточной мембраны существуют специфические Rab-белки, которые обеспечивают определенное направление пузырьков. От
- •• CAAX мотив запускает три последовательных ферментативных
- •ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С АЛКИЛИРУЮЩИМИ РЕАГЕНТАМИ
- •ХИМИОТЕРАПИЯ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ
- •ADP-РИБОЗИЛИРОВАНИЕ
- •ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ БЕЛКОВ
- •N-гликозилирование белков происходит по карбоксамидному атому азота остатка аспарагина в последовательности Asn-X-Ser/Thr. Образование
- •карбоний-ион изображается как резонансный гибрид двух состояний, в одном из которых (оксоний-ион)
- •РЕАКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ
- ••Тироглобулин – гликопротеин с молекулярной массой 660 кДа, содержит 115 остатков тирозина, синтезируется
- ••В крови йодтиронины находятся в связанной форме в комплексе с тироксинсвязывающим белком. Только
- •Тиреоглобулин с Т4
- •Химические модификации
- •Химические модификации
•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.