Посттрансляционная модификация полипептидной цепи

Многие полипептиды, образующиеся при трансляции мРНК подвергаются модификации различными способами и включают следующие процессы:

1) Модификация N-конца и С-конца. Удаление формильной группы на N-конце бактериальных белков катализируется деформилазами. Под действием аминопетидазы может произойти отщепление одного или нескольких N-концевых остатков. У прокариот и эукариот концевой метионин иногда отщепляется в то время, когда синтез остальной полипептидной цепи еще продолжается.

2) Удаление сигнальных последовательностей. Некоторые белки содержат на N-конце дополнительную полипептидную последовательность, которая направляет этот белок к месту его назначения в клетке. Такие сигнальные последовательности удаляются с помощью особых пептидаз.

3) Образование дисульфидных мостиков, которые помогают уберечь нативную конформацию от денатурации.

4) Модификация боковых цепей аминокислот.

· гидроксилирование остатков пролина и лизина в коллагене;

· фосфорилирование гидроксильных групп серина, треонина и тирозина (увеличение отрицательного заряда, например, в казеине молока для связывания с ионами кальция или для активации некоторых ферментов, например, гликоген-фосфорилазы);

· карбоксилирование (белок свертывания крови протромбин, содержит в своей N-концевой области несколько остатков g-карбоксиглутаминовой кислоты, которые включаются в белок при помощи фермента, зависимого от витамина К.

· метилирование групп (мышечне белки и цитохромы).

· присоединение боковых углеводных цепей (протеогликаны).

5) Присоединение простетических групп (например, молекула биотина, ковалентно связанная с ацетил-КоА-карбоксилазой).

6) Частичный протеолиз (например, при превращении проколлагена в коллаген и проинсулина в инсулин).

Согласно обобщениям Я. Кольман и К.-Г. Рем (2000), трансляция мРНК всегда начинается с помощью рибосом в цитозоле. Определенная последовательность из 15-60 аминокислотных остатков с N-конца цепи называется сигнальный пептид. Если образующийся на рибосоме полипептид начинается с сигнального пептида, ориентирующнго полипептид на шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР), с ним связывается РНК-содержащая сигнал-узнающая частица SRP и трансляция временно прерывается. SRP связывает рибосому посредством SRP-рецептора с мембраной ШЭР. Как только рибосома закрепится на мембране SRP-частица диссоциирует от сигнального пептида и от SRP-рецептора (при этом гидролизуется ГТФ до ГДФ), и на рибосоме вновь начинается процесс трансляции. Полипептидная цепь на рибосоме растет и, еще не свернувшись, проходит через мембрану по каналу, называемому транслоконом, в просвет ШЭР. В просвете ШЭР соответствующая пептидаза отщепляет сигнальный пептид. Путем окисления радикалов цистеина образуются дисульфидные мостики, правильность положения которых контролируется протеиндисульфид-изомеразой..Пептидилпролил-изомераза контролирует цис-транс-изомеризацию Х-Рro-связей в синтезируемом пептиде. Трансгликозидазы переносят олигосахариды в блоке с долихолом (длинноцепочечным изопреноидом) на определенные остатки аспарагиновой кислоты в белке, осуществляя N-гликозилирование белка. Специальные гликозидазы отщепляют избыточные остатки глюкозы и маннозы. Затем происходит формирование третичной структуры (фолдинг) с помощью шаперонов. В аппарате Гольджи происходит фосфорилирование белков, перегруппировки остатков моносахаридов и олигосахаридов с помощью гликозилтрансфераз. В секреторных пузырьках возможно отщепление специальных пептидов, что обеспечивает формирование функционально активного белка (например, отщепление С-пептида от проинсулина ведет к образованию молекулы инсулина).