ФОЛДИНГ БЕЛКА.

Фолдингом белка (укладкой белка, от англ. folding) называют процесс спонтанного сворачивания полипептидной цепи в уникальную нативную пространственную структуру (третичная структура). Фолдинг белка

Вопрос - каким образом белки так быстро (буквально за наносекунды) принимают необходимую третичную структуру. Так, достаточно простой белок, состоящий из ста аминокислот, может принять форм. Если он даже будет изменять эти формы со скоростью 100 миллиардов в секунду, для того чтобы достигнуть необходимой, у него уйдёт на это вечность. При этом скорость, с которой белки свёртываются, чрезвычайно чувствительна к температуре. Совсем недавно китайские учёные Ляофу Луо и Цзунь Лу предложили объяснять этот процесс его квантовой природой. Это открытие для биологии настолько же важно, как открытие законов термодинамики в физике.

В холдинге участвуют белки- шапероны. Большинство только что синтезированных белков может сворачиваться при отсутствии шаперонов Шапероны класс белков, главная функция которых состоит в укладке третичной структуры белка, восстановлении правильной третичной структуры повреждённых белков, а также образование и диссоциация белковых комплексов.

Многие шапероны являются белками теплового шока, то есть белками, экспрессия которых начинается в ответ на рост температуры или другие клеточные стрессы Белки теплового шока – Hsp (heat shock protein). Hsp60, Hsp70 Шапероны участвуют в холдинге только что созданных белков в тот момент, когда они «вытягиваются» из рибосомы. Другие шапероны участвуют в исправлении потенциального вреда, который возникает из-за неправильного сворачивания белков

Hsp70 играют доминирующую роль в холдинге и рехолдинге клеточных белков среди всех шаперонов у эукариот Для их работы необходимо присутствие еще одного класса белков - Hsp40. Шаперонины белки, работающие «в паре» с шаперонами, обеспечивают правильное сворачивание полипептидной цепи, временно «изолируя» только что сошедший с рибосомы белок в своей внутренней полости При этом бактериальные шаперонины «закрываются» с помощью отдельной «крышки», а шаперонины эукариот имеют «встроенную» «задвижку»

Фолдинг белков происходит в эндоплазматическом ретикулуме В нём содержатся необходимые для холдинга шапероны и ферменты Кроме того ЭПС обладает уникальным окислительным потенциалом, облегчающим образование дисульфидных связей в процессе укладки белка. Из эндоплазматического ретикулума белки с корректной укладкой отправляются к месту назначения. Белки с нарушенной укладкой подвергаются ассоциированной с эндоплазматической сетью деградации

Деградация белков проходит по убиквитин-протеасомному пути (Аарон Чехоновер, Аврам Гершко и Ирвин Роуз, 2004) Деградация белка

Убиквити́н (от англ. ubiquitous вездесущий) небольшой консервативный белок Убиквитинилирование это посттрансляционное присоединение ферментами убиквитин-лигазами одного или нескольких молекул убиквитина с помощью ковалентной связи к ε-NH 2 группе остатков Лиз белка-мишени. Присоединение убиквитина влияет на внутриклеточную локализацию и функцию белков. Самым первым открытием стала деградация белков, помеченных мультиубиквитиновыми цепями, с помощью 26S- протеасомы. Система убиквитинилирования вовлечена в такие важные процессы, как пролиферация, развитие и дифференцировка клеток, реакция на стресс и патогены, репарация ДНК.

При помощи убиквитин-лигаз (E1, E2, E3) цепь из 4 или более молекул убиквитинов присоединяется к одному или более остатку лизина на целевом белке. Такой убиквитинилированный белок транспортируется к протеасоме, где цепь убиквитинов удаляется, позволяя белку развернуться (unfold) и загрузиться во внутрь протеасомы, где он деградирует с помощью трёх тренинговых протеаз.

Протеасома (от англ. protease протеиназа и лат. soma тело) мульти субъединичная протеаза, присутствующая в клетках эукариот, архей и некоторых бактерий. У эукариот протеасомы присутствуют в цитозоль и ядре Протеасомы выделяют в виде индивидуальных частиц с коэффициентами седиментации 20S и 26S В человеческой клетке насчитывается около 30,000 протеасом Они неспецифично расщепляют белки до пептидов длинной 7-9 аминокислот.