Молекулярная биология. Лекция 3

План лекции 3
Аминокислоты.
Первичная и вторичная структура белков.
Третичная и четвертичная структура белков.
Денатурация и фолдинг.
Функции белков.

Аминокислоты
Классы аминокислот в зависимости
от свойств R-групп:
Аминокислоты, содержащие неполярные (гидрофобные) радикалы
Аминокислоты с полярными незаряженными радикалами, способными образовывать водородные связи с водой.
Аминокислоты с отрицательно заряженными (кислыми) R-группами
Аминокислоты с положительно заряженными R-группами.

Первичная структура белков
N-концевой
участок
(аминогруппа)
С-концевой
участок
(карбоксильная группа)
Боковые цепи

Вторичная структура белков
Слева направо: положение атомов в α-спирали; условное изображение α-спирали; положение атомов в β-слоях ; условное изображение β-слоев

Вторичная структура белков
Символы, применяемые для изображения участков а-спирали (а) и β-складчатых листков (б). Справа показано их правостороннее искривление, характерное для антипараллельных слоев. Промежуточные петли и неупорядоченные участки цепи изображаются простой линией

Третичная структура белков
Типы взаимодействий между радикалами:
Ковалентные связи между остатками двух цистеинов — так называемые дисульфидные мостики
Ионные (электростатические) взаимодействия между противоположно заряженными радикалами аминокислотных остатков
Водородные связи образуют все аминокислотные радикалы, имеющие гидроксильные, амидные или карбоксильные группы
Гидрофобные взаимодействия возникают между неполярными радикалами в водной среде

Третичная структура белков
А — условное изображение третичной структуры;
Б — ковалентные связи в третичной структуре: 1 -дисульфидные мостики; 2 - полипептидная
цепь

Третичная структура белков

Четвертичная структура белков
Различные четвертичные структуры. Разными цветами обозначены полипептидные цепочки (субъединицы)

Нарушения структуры белков
Две вторичные структуры прионного белка: 1 - нормальная конформация ; 2 - синтез комплементарных цепей; 3 – патологическая конформация
Гистологический
препарат мозга больного
с болезнью Крейцфельда —
Якоба: Стрелками отмечены пустоты на месте погибших клеток

Мембранные белки
Структурная организация интегральных белков (а), и строение молекулы гликофорина (б).

Фолдинг
Посттрансляционная судьба белков в клетке. А - последовательные стадии сворачивания полипептида, Б – шапероны и шаперонины: 1 - мРНК ; 2 - рибосома; 3 - синтезируемый полипептид; 4 - шапероны; 5 - шаперонин, меняющий конформацию; 6 — полипептид, покидающий шаперонин; В - компьютерная модель шаперонина; Г — изменение внутреннего пространства шаперонина в ходе работы

Функции белков
Каталитическая
Защитная
Регуляторная
Рецепторная
Структурная
Транспортная
Трансформация энергии
Питательная
Энергетическая
Буферная

Функции белков
Каталитическая

Классы ферментов:
1. Оксидоредуктазы
2. Трансферазы
3.Гидролазы
4. Лиазы
5. Изомеразы
6. Лигазы
Функции белков
Каталитическая

Функции белков
Защитная

Функции белков
Транспортная
1 — трансмембранный транспортный белок, 2 — транспортируемая молекула

Функции белков
Транспортная
Структура белка порина: 1 - «бочка» из бета -слоев мембранного белка порина; 2 - внутреннее пространство порина;

Функции белков
Трансформация энергии
«Шагающие» белки: : 1 - кинезин; 2 - динеин; 3 - микротрубочка, состоящая из мономеров белка тубулина

V. Поиск паразитарных иммунорегуляторов
белковой природы
Транскриптом
(РНК)
Протеом
(Белок)
Протеом
организма
Протеом
секрета
(секретом)

Секретом
Электрофореграмма белков инкубационной среды, содержащей сыворотку крови байкальского омуля и раствор Хенкса (1:1) до и после инкубирования в ней плероцеркоидов лентеца D. dendriticum в течение 3, 12 и 24 ч. Визуализация белков с использованием технологии Stain Free. М – маркерные белки. Стрелками указаны белковые фракции, в которых наблюдаются изменения (Кутырев и др., 2020)

Секретом
Протеомный профиль секреторно-экскретоных продуктов лентеца
D. dendriticum. Белки были сфокусированы с использованием 3-10 нелинейного pH градиента для первого направления и 9-16% градиентного полиакриламидного геля (SDS-PAGE) для второго направления электрофореза.

Секретом
Высокоэффективная жидкостная хроматография с масс-спектрометрическим детектированием
ВЭЖХ-МС/МС

Транскриптом
Секвенирование и сборка

ВЭЖХ-МС/МС