Proteins: structure, packaging, transport and degradationТатьяна Древицкая
Chemical structure of proteins
- amino acids
- peptide bond and polypeptide chain
Secondary structure
- α-chine
- β-Structure
The globular structure (folding of proteins), the Levintal paradox
- the role of the secondary structure in the formation of the globule
- Globule stabilization, chaperones
- structure of membrane proteins
- unstructured proteins
Endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, translocon
Failure in folding, endoplasmic reticulum stress
Regulation, degradation
- limited proteolysis
- proteasome proteolysis
- lysosomal (autophagy, mTOR)
- extracellular proteolysis
Proteins: structure, packaging, transport and degradationТатьяна Древицкая
Chemical structure of proteins
- amino acids
- peptide bond and polypeptide chain
Secondary structure
- α-chine
- β-Structure
The globular structure (folding of proteins), the Levintal paradox
- the role of the secondary structure in the formation of the globule
- Globule stabilization, chaperones
- structure of membrane proteins
- unstructured proteins
Endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, translocon
Failure in folding, endoplasmic reticulum stress
Regulation, degradation
- limited proteolysis
- proteasome proteolysis
- lysosomal (autophagy, mTOR)
- extracellular proteolysis
Тема: “ ЯДРО. СТРУКТУРЫ ИНТЕРФАЗНОГО ЯДРА.ОСНОВЫ БИОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИКЛЕТКИ”
1. Ядро. Понятие об интерфазном ядре. Структурные компоненты ядра по данным световой и электронной микроскопии: ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный сок. Значение и функции ядра в жизнедеятельности клетки.
2. Ядерно-цитоплазматические соотношения в клетках с различным
уровнем метаболизма.
3. Структура ядерной оболочки при СМ и ЭМ. Молекулярная
организация и функциональное значение ядерной ламины.
4. Ядерная пора и ядерный поровый комплекс. Участие в ядерном импорте и экспорте веществ.
5. Хроматин интерфазного ядра. Эухроматин и гетерохроматин.
Хроматин, как показатель биосинтетической активности клетки.
6. Молекулярная организация ДНК в хромосомах. Уровни укладки хроматина. Роль гистоновых белков в обеспечении структуры хроматина и реализации генетической информации.
7. Ядрышко. Структура ядрышка при СМ и ЭМ. Основные
компоненты ядрышка. Роль ядрышка в синтезе рРНК и образовании рибосом.
8. Синтез и транспорт биополимеров в клетке. Клеточный конвейер
при синтезе белка. Морфологическая характеристика клетки, синтезирующей белки.
9. Клеточный конвейер при синтезе углеводов и липидов.
Морфологическая характеристика клетки, синтезирующей углеводы и липиды
Тема: “ ЯДРО. СТРУКТУРЫ ИНТЕРФАЗНОГО ЯДРА.ОСНОВЫ БИОСИНТЕТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИКЛЕТКИ”
1. Ядро. Понятие об интерфазном ядре. Структурные компоненты ядра по данным световой и электронной микроскопии: ядерная оболочка, хроматин, ядрышко, ядерный сок. Значение и функции ядра в жизнедеятельности клетки.
2. Ядерно-цитоплазматические соотношения в клетках с различным
уровнем метаболизма.
3. Структура ядерной оболочки при СМ и ЭМ. Молекулярная
организация и функциональное значение ядерной ламины.
4. Ядерная пора и ядерный поровый комплекс. Участие в ядерном импорте и экспорте веществ.
5. Хроматин интерфазного ядра. Эухроматин и гетерохроматин.
Хроматин, как показатель биосинтетической активности клетки.
6. Молекулярная организация ДНК в хромосомах. Уровни укладки хроматина. Роль гистоновых белков в обеспечении структуры хроматина и реализации генетической информации.
7. Ядрышко. Структура ядрышка при СМ и ЭМ. Основные
компоненты ядрышка. Роль ядрышка в синтезе рРНК и образовании рибосом.
8. Синтез и транспорт биополимеров в клетке. Клеточный конвейер
при синтезе белка. Морфологическая характеристика клетки, синтезирующей белки.
9. Клеточный конвейер при синтезе углеводов и липидов.
Морфологическая характеристика клетки, синтезирующей углеводы и липиды
3. Конформация звена полипептида характеризуется тремя углами: , , Однако, частично двойной характер пептидной связи препятствует вращению вокруг нее: = const=180 . В полипептидной цепи имеет место только попарное кооперативное взаимодействие при вращении вокруг единичных связей при одном -атоме . Повторение Общее выражение для конформационной энергии Пространственное строение биополимеров 1
4. Из-за жесткости транс- формы С'=N связи и из-за того, что в ней C -атомы соседних по цепи аминокислот довольно далеко отстоят друг от друга, соседние по цепи остатки могут менять свою конформацию почти независимо друг от друга. Но внутри остатка вращения по углам и взаимосвязаны. Изображенные в координатах ( , ) "разрешенные" и "запрещенные" конформации остатка называются картами Рамачандрана . Конформационная энергия полипептида Стерическая карта (карта Рамачандрана) поли -L- аланина . Пунктиром обведены контактные положения, в которых сплошной линией показаны области равновесных положений Пространственное строение биополимеров 2
5. Изображенные в координатах ( , ) "разрешенные" и "запрещенные" конформации остатка называются картами Рамачандрана . Конформационная энергия полипептида Пространственное строение биополимеров 3
6. Общее выражение для конформационной энергии Конформационная энергия полипептида Пространственное строение биополимеров 4
7. В какой степени уникальность конформации белка определяется первичной аминокислотной последовательностью 1) Насколько детерминирован процесс укладки цепи в нативную форму? 2) Возможна ли укладка случайной последовательности остатков в структуру, подобную нативной структуре белка? 3) Каким образом возникли и были закреплены в ходе эволюции существующие природные первичные последовательности аминокислотных остатков? Предсказание пространственной организации белков ? ? Методы предсказания вторичной и третичной структуры белка на основе аминокислотной последовательности Эмпирический Физическое моделирование Пространственное строение биополимеров 5
8. Предсказание пространственной организации белков Эмпирические правила, отражающие связь первичной структуры со вторичной и третичной Полярные группы – на поверхности Неполярные – внутри глобулы На поверхности -спиралей и -структур – также гидрофобные области Внутримолекулярные водородные связи между пептидами максимально насыщены. Статистические данные о частоте появления а.о. в - и -структурах. Пространственное строение биополимеров 6
10. Шаблоны -спирали, петли, -структуры и -изгиба — те остатки, которые стабилизируют их или их отдельные части. "+" означает все положительно заряженные аминокислоты, "-" — все отрицательно заряженные, "+ -" — все аминокислоты с диполем в боковой цепи. Показан также стабилизирующий - и -структуру порядок чередования гидрофобных групп в цепи (см. нумерованные группы). Такого типа чередование приводит также к образованию гидрофобных и полярных поверхностей a-спиралей и -тяжей. Предсказание пространственной организации белков Пространственное строение биополимеров 8
11. Предсказание пространственной организации белков Метод физического моделирования Поэтапная оценка взаимодействия валентно несвязанных атомов между собой и с растворителем На первом этапе расчета – оценивают набор низкоэнергетических состояний свободных остатков. Расчет низкоэнергетических состояний ди- и три-пептидв. Конформационный анализ более сложных олигопептидов методом последовательного увеличения цепи на один остаток. Пространственное строение биополимеров 9
21. 2 . Какова причина наличия «запрещенных зон» на картах Рамачандрана? Вопросы для самоконтроля по теме 3 . Какие существуют методы для предсказания вторичной и третичной структуры полипептида по первичной последовательности аминокислот? 4 . Что такое шаблон -спирали, петли, -структуры? 5 . Какие параметры используют для описания пространственной структуры ДНК? 1 . Что такое «карта Рамачандрана»? 5 . Чем различаются вторичные структуры А и В форм ДНК? В чем причина различий? Пространственное строение биополимеров 19