Регуляция ферментов путем их фосфорилирования — дефосфорилирования

Протеинкиназы катализируют фосфорилирование белков по гидроксильным группам серина, треонина и тирозина. Если фосфорилируемые белки это тоже ферменты, то их активность в результате фосфорилирования в одних случаях уменьшается, в других — увеличивается. Например, в клетках жировой ткани есть липаза, существующая в двух формах — фосфопротеина и простого белка.

Регуляция ферментов.

Эти формы могут превращаться друг в друга. Фосфопротеин образуется в результате действия протеинкиназы и может вновь превращаться в простой белок при действии фосфопротеинфосфатазы — фермента, гидролитически отщепляющего фосфорную кислоту от фосфопротеинов Фосфорилированная липаза обладает значительно более высокой активностью, чем нефосфорилированная.
Протеинкиназы — это группа ферментов, различающихся специфичностью: разные протеинкиназы фосфорилируют разные белки. То же можно сказать и о проте-инфосфатазах. Такой механизм регулирует активность очень многих ферментов.Одним из важных примеров такой регуляции является регуляция протеинкиназы А. Протеинкиназа А в активной форме представляет собой белок, построенный из одной пептидной цепи (субъединица С, каталитическая). В клетке имеется другой белок (субъединица R, регуляторная), способный соединяться с белком С, причем образуется тетрамерный комплекс R2C2. Этот комплекс не обладает ферментативной активностью: субъединица R выступает в роли белка-модулятора — ингибирует фермент (субъединицу С). Активация фермента происходит при участии цик-лоаденозинмонофосфата (З'^'-цикло-АМФ, или цАМФ).На поверхности субъединицы R есть два центра связывания цАМФ; после присоединения цАМФ изменяется конформация белка, при этом сродство субъединиц R к субъединицам С уменьшается, и происходит диссоциация комплекса с образованием двух молекул активной протеинкиназы А. Этот процесс обратимый, его направление зависит от концентрации цАМФ в клетке: повышение концентрации ведет к активации протеинкиназы

Первичная, вторичная и третичная структуры ДНК. Химические связи. Репликация ДНК.

Первичная структура нуклеиновых кислот (НК) - это порядок чередования нуклеотидов в полинуклеотидной цепи, связанных между собой 3',5'-фосфодиэфирной связью. Образующиеся полимеры имеют фосфатный остаток на 5'-конце и свободную -ОН-группу пентозы на 3'-конце (рис. 3.1). Штрихами обозначают углеродные атомы пентозы для того, чтобы отличать их от атомов, входящих в азотистые основания.

Для краткого изображения последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах пользуются однобуквенным кодом. При этом запись осуществляют слева направо таким образом, что первый нуклеотид имеет свободный 5'-фосфатный конец, а последний -ОН-группу в 3'-положении рибозы или дезоксирибозы.

Рис. 3.1. Первичная структура нуклеиновых кислот.

Х = Н для ДНК, Х = ОН для РНК Связи в молекуле нуклеиновых кислот:

1 - 5'-фосфоэфирная; 2 - N-гликозидная; 3 - 3',5'-фосфодиэфирная

2. Пространственная структура ДНК. Вторичная структура представляет собой правозакрученную спираль (рис. 3.2), в которой две полинуклеотидные цепи расположены антипараллельно и удерживаются относительно друг друга за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями: А = Т и G = С.

Цепи молекулы ДНК не идентичны, но комплементарны друг другу: если известна первичная структура одной цепи, то последовательность нуклеотидов другой цепи задается правилом комплементарности оснований: Т одной цепи соответствует А, а С - G в другой цепи. Поэтому в молекуле ДНК количество адениловых нуклеотидов равно количеству тимидиловых нуклеотидов (А = Т), а количество гуаниловых равно количеству цитидиловых нуклеотидов (G = С). Соотношение А + Т / G + С - величина постоянная и является видоспецифической характеристикой организма. Основания нуклеотидов обращены внутрь молекулы и лежат в одной плоскости, которая практически перпендикулярна оси спирали. Между основаниями,

расположенными друг под другом, возникают гидрофобные взаимодействия. Дезоксирибозофосфатные остатки образуют остов спирали. На один виток спирали приходится 10 нуклеотидных пар.

Третичная структура ДНК формируется в результате ее взаимодействия с белками. Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому, в составе которой разнообразные белки связываются с отдельными участками ДНК и обеспечивают суперспирализацию и компактизацию молекулы. В период покоя комплексы ДНК с белками распределены равномерно по объему ядра, образуя хроматин. Белки хроматина включают две группы: гистоны и негистоновые белки.

Гистоны - небольшие белки с молекулярной массой от 11 000 до 22 000 Д и высоким содержанием лизина и аргинина. Четыре типа гистонов в количестве восьми молекул (по две каждого вида) образуют комплекс - нуклеосомный кор. Этот комплекс за счет ионных связей взаимодействует с отрицательно заряженными фосфатными группами участка ДНК длиной около 146 нуклеотидных пар (примерно 1,75 витка вокруг кора) и образует структуру, называемую нуклеосомой. Между нуклеосомами находятся участки ДНК длиной около 30 нуклеотидных пар - линкерные участки, к которым присоединяются молекулы гистона Н1 (рис. 3.3).

Негистоновые белки представлены множеством ферментов и белков, участвующих в синтезе ДНК, РНК, регуляции этих процессов и компактизации

ДНК.

Рис. 3.2. Двойная спираль ДНК.

Репликация - матричный процесс. Во время репликации каждая из двух цепей ДНК служит матрицей для образования новой цепи. Субстратами и источниками энергии для синтеза ДНК являются дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (дНТФ: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ).