Proteinele joacă un rol decisiv în activitatea vitală a celulelor individuale și a întregului organism multiculos, deoarece funcțiile lor sunt surprinzător de diverse. Varietatea funcțiilor proteice este determinată de particularitățile structurii și conformației lor primare, de structura unică a situsului activ și de capacitatea de a lega liganzi specifici.
Numai o parte foarte mică din toate variantele posibile ale lanțurilor peptidice poate adopta o structură spațială stabilă; cele mai multe dintre ele pot lua o mulțime de conformație cu aproximativ aceeași energie Gibbs, dar cu proprietăți diferite.
Structura primară a proteinelor cunoscute selectate prin evoluția biologică asigură o stabilitate excepțională a uneia dintre conformațiile care determină funcționarea acestei proteine.
Proteinele omoloage Chemat operează în diferite specii de aceleași funcții, cum ar fi hemoglobina în toate vertebratele furnizează serviciul de transport 02. citocromului c - proteina mitocondriale implicate în procesele de oxidare biologică. Proteine omoloage de cele mai multe specii:
- au aceeași masă moleculară similară sau foarte apropiată;
- în multe poziții conțin aceiași aminoacizi, numiți reziduuri invariabile;
- în unele poziții, există diferențe semnificative în aminoacizii - așa-numitele reziduuri variabile de aminoacizi;
- conțin secvențe omoloage - un set de caracteristici similare în secvența de aminoacizi a proteinelor comparate (cu excepția aminoacizilor identici, aceste secvențe conțin diferite, dar similare în proprietățile fizico-chimice, radicalii de aminoacizi).
Cytochromul c este o proteină mitocondrială care participă la oxidarea biologică. Secvența sa de aminoacizi se găsește în mai mult de 60 de specii. În 27 poziții există reziduuri de aminoacizi invarianți. Citocromii cu drojdie și cai diferă în 48 de reziduuri de aminoacizi, pui și rață - 2 aminoacizi fiecare, puiul și curcanul sunt identice.
Comparația secvenței de aminoacizi a proteinelor omoloage a relevat:
1) reziduurile conservative, invariabile de aminoacizi sunt importante pentru formarea unei structuri spațiale unice și a funcției biologice a acestor proteine;
2) prezența proteinelor omoloage indică originea evolutivă generală a speciei;
3) numărul de resturi de aminoacizi variabile în proteinele omoloage este proporțional cu diferențele filogenetice dintre speciile comparate;
4) în unele cazuri chiar modificări mici în secvența de aminoacizi pot provoca tulburări în proprietățile și funcțiile proteinelor;
5) dar nu toate modificările în secvența de aminoacizi cauzează tulburări în funcțiile biologice ale proteinelor;
6) cele mai mari încălcări ale structurii și funcției proteinelor apar atunci când aminoacizii sunt înlocuiți:
- intrarea în miezul pliere (un set de aminoacizi, de la care începe formarea conformației);
- intră în centrul activ;
- la intersecțiile lanțului polipeptidic în timpul formării structurii terțiare.
Anemia celulelor bruște este o boală în care HbS se găsește în sângele pacientului în loc de HbA. În lanțul său p în poziția 6, în loc de Glu, Val este valabil. Prezența valinei pe suprafața HbS conduce la agregarea moleculelor deoxi-HbS, formarea filamentelor insolubile și deformarea eritrocitelor, care au adesea forma de seceră.
Aproape toate substituțiile de aminoacizi găsite pe suprafața Hb sunt inofensive; HbS este o excepție izbitoare.
În cursul evoluției în limitele unui tip biologic de înlocuire, reziduurile de aminoacizi pot duce la apariția diferitelor proteine care îndeplinesc funcții înrudite și care au secvențe omoloage de aminoacizi.
Ele au o conformație izbitor de similară: numărul și interpunerea structurilor a-helicelor și / sau p, majoritatea răsucirilor și curburilor lanțurilor polipeptidice sunt similare sau identice.
Proteinele care au regiunile omoloage ale lanțului polipeptidic, o conformație similară și funcțiile asociate, sunt izolate în familii de proteine. Exemple de familii de proteine:
Proteina-serina este o familie de proteine care îndeplinesc funcția enzimelor proteolitice.
Acestea includ enzime digestive - chymotrypsin, trypsină, elastază și mulți factori de coagulare (vezi secțiunile relevante). Aceste proteine au aminoacizi identici în 40% din poziții și o conformație foarte apropiată (Figura 1.22).
Fig. 1.22. Structurile spațiale ale elastazei (a) și ale chymotripsinei (b).
Unele substituții de aminoacizi au dus la o schimbare în specificitatea substratului acestor proteine și apariția diversității funcționale în cadrul familiei.
Rezumat. Cele mai multe proteine sunt derivate dintr-un număr limitat de gene ancestrale.
1. Sub formă de molecule, proteinele pot fi împărțite în două grupe mari - globulare (având formă sferică) și fibrilare (formă alungită).
2. Prin prezența sau absența unei părți non-aminoacide în proteină, acestea sunt împărțite în simple (constând numai din aminoacizi) și complexe (conținând o componentă de natură non-aminoacidă).
3. Prin funcțiile realizate de proteine, ele pot fi împărțite în transport structural, contractil, catalitic, protector, receptor, regulator etc.
Partea polipeptidică a proteinei complexe se numește apoproteină, componenta non-aminoacid este o grupare protetică, iar întreaga proteină este numită o holoproteină.
Fiecare dintre aceste grupuri funcționale include un număr mare de proteine individuale.
In sistemul imunitar joaca un mare rol de proteine superfamiliei de imunoglobuline, care include 3 proteine de familie: anticorpi (imunoglobuline), receptori de limfocite T majore de histocompatibilitate proteine complexe - 1 MHC și clase 11 (complexul major de histocompatibilitate).
Toate au o structură de domeniu, compus din domenii omoloage immunopodobnyh și îndeplinesc funcții similare - interacționează cu corpurile străine sau dizolvate în sânge, limfa sau fluidele extracelulare (anticorp), sau situat la suprafața celulei (proprii sau străine).
Anticorpii sunt proteine specifice produse de limfocitele B ca răspuns la intrarea unei structuri extraterestre numite antigen.
Caracteristicile structurii anticorpilor
1. Cele mai simple molecule de anticorpi constau din 4 lanțuri de polipeptide: 2 lumină identică - L, care conține aproximativ 220 de aminoacizi și 2 grupe H identice, constând din 440-700 aminoacizi. Toate cele patru lanțuri de anticorpi sunt conectate printr-un set de legături ne-covalente și 4 disulfide (Figura 1.23).
2. Lanțurile ușoare ale anticorpului constau din 2 domenii: variabilă (VL), localizată pe regiunea N-terminală a lanțului polipeptidic și constanta (CL) localizată la capătul C-terminal.
3. Lanțurile grele sunt de obicei patru domenii: (. CH CH1 CH2>) una variabilă (Vc), situate la capătul N-terminal și trei constante (A se vedea figura 1.23 ..).
4. Fiecare domeniu de imunoglobulină are o suprastructură p-îndoire în care cele două resturi de cisteină sunt legate printr-o legătură disulfidică.
5. Între cele două domenii CH1 și CH2 constante există un sit care conține un număr mare de resturi de prolină care interferează cu formarea structurii secundare și interacțiunea lanțurilor H învecinate cu acest segment. Această regiune de articulație oferă flexibilitate moleculei de anticorp.
Fig. 1.23. Structura domeniului IgG.
6. Există 2 regiuni identice de legare a antigenului între domeniile variabile ale lanțurilor grele și ușoare, deci astfel de anticorpi sunt adesea numiți bivalenți.
Nu toată secvența de aminoacizi a regiunilor variabile ale ambelor lanțuri, dar numai 20-30 aminoacizi localizate în regiunile hipervariabile ale fiecărui lanț, participă la legarea antigenului la anticorp. Aceste domenii determină capacitatea unică a fiecărui tip de anticorpi de a interacționa cu antigenul complementar corespunzător.
Anticorpi - una din liniile de apărare a organismului împotriva organismelor străine introduse. Funcționarea lor poate fi împărțită în două etape: prima etapă - recunoașterea și legarea antigenului la suprafața organismelor străine, care apar datorită prezenței situsurilor de legare a antigenului în structura anticorpului; a doua etapă este inițierea unui proces prin care antigenul este inactivat și distrus. Specificitatea celei de-a doua etape depinde de clasa de anticorpi.
Există 5 clase de lanțuri grele care diferă în structura domeniilor constante: a, 5, e, y și μ, conform cărora se disting 5 clase de imunoglobuline: A, D, E, G și M.
Caracteristicile structurale ale lanțurilor grele conferă conformație secțiunilor articulațiilor și regiunilor C-terminale ale lanțurilor grele.
După legarea antigenului la anticorp, modificările conformaționale în domeniile constante determină calea pentru îndepărtarea antigenului în organism.
Imunoglobulinele M au două forme:
Forma monomerică este prima clasă de anticorpi produsă de limfocitele B în curs de dezvoltare. Ulterior, multe celule B trec la producerea altor clase de anticorpi, dar cu același situs de legare anti-tigent.
IgM este încorporat în membrană și servește ca receptor de recunoaștere a antigenului. Includerea IgM în membrana celulară este posibilă datorită prezenței reziduurilor de aminoacizi hidrofobi în porțiunea de coadă 25.
Forma IgM secretorie conține 5 subunități monomere, conectate unele cu altele prin legături disulfidice și lanț J de polipeptidă suplimentar (Figura 1.24).
Fig. 1.24. Structura formei secretoare a IgM.
Lanțurile grele de monomeri ai acestei forme nu conțin o coadă hidrofobă. Pentamerul are 10 situsuri de legare la antigen.
Forma secretorie a IgM este clasa principală a anticorpilor secretați în sânge cu un răspuns imun primar.
Legarea IgM la antigenul modifică conformația IgM și induce legarea sa la prima componentă a sistemului complement și la activarea acestui sistem. Dacă antigenul este localizat pe suprafața microorganismului, sistemul de complement provoacă deteriorarea integrității membranei celulare și moartea celulei bacteriene.
În termeni cantitativi, această clasă de imunoglobuline domină în sânge (75% din toate Ig). IgG - monomerii, principala clasă de anticorpi, secretați în sânge cu un răspuns imun secundar.
După interacțiunea IgG cu antigenii de suprafață ai microorganismelor, complexul antigen-anticorp:
- este capabil să lege și să activeze proteinele sistemului de complement;
- pot interacționa cu receptorii specifici ai macrofagelor și neutrofilelor, ceea ce duce la fagocitoza complexelor antigen-anticorp și distrugerea lor în fagozomi;
-IgG este singura clasă Ig care poate pătrunde în bariera placentară și asigură protecția intrauterină a fătului din infecții.
Clasa principală de anticorpi, prezente în secrete (lapte, salivă, secretele tractului respirator și ale tractului intestinal).
IgA sunt secretați în principal în forma dimerică, unde monomerii sunt legați unul de celălalt printr-un lanț J suplimentar (Figura 1.25).
IgE după secreție sunt legate de punctele lor C-terminale la receptorii corespunzători de pe suprafața celulelor mastocite și bazofilelor. Ca urmare, ele devin receptori pentru antigeni pe suprafața acestor celule (Figura 1.26).
Fig. 1.25. Structura IgA.
IgA nu interacționează cu sistemul complement și celulele fagocitare, dar legarea de microorganisme de anticorpi preveni aderarea lor la celulele epiteliale și pătrunderea în organism.
Imunoglobulinele E sunt reprezentate de monomeri în care lanțurile e-grele conțin, precum și domeniile> x-ce-pi, 1 variabile și 4 domenii constante.
După atașarea antigenului la siturile corespunzătoare de legare la antigen ale celulelor IgE primesc un semnal pentru secreția de substanțe biologic active (histamina, serotonina), care sunt în mare parte responsabile pentru dezvoltarea răspunsului inflamator și manifestarea reacțiilor alergice, cum ar fi astmul, urticarie, febra fânului.
Fig. 1.26. Interacțiunea IgE cu antigenul pe suprafața celulei mastocite.
Imunoglobulinele D se găsesc în ser în cantități foarte mici, sunt monomeri. În lanțurile grele de 8 au 1 domenii variabile și 3 constante. Efectuează rolul receptorilor de limfocite B; alte funcții sunt încă necunoscute.
Interacțiunea antigenelor specifice cu receptorii pe suprafața limfocitelor B conduce la transferul acestor semnale către celulă și la includerea mecanismelor care asigură reproducerea acestei clone a limfocitelor.
Cele mai populare:
TRATAMENTUL BOLILOR FEMEILOR nbspnbspnbspnbspnbspnbspnbspnbsp TRATAMENTUL COMENZILOR nbspnbspnbspnbspnbspnbspnbspnbsp TRATAMENTUL DURERII
Enciclopedia medicului este interesantă:
Trimiteți-le prietenilor: