Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 2.1. Координационные связи атома железа в молекуле гема. Все 4 связи

с атомами азота пиррольных колец расположены в одной плоскости, 5-я и 6-я

координационные связи (с атомом азота имидазольного кольца гистидина и с кис-

лородом соответственно) – по разные стороны перпендикулярно к этой плоскости.

(от англ. adult – взрослый) содержатся четыре полипептидные цепи, которые

вместе составляют белковую часть молекулы – глобин. Две из них, на-

зываемые α-цепями, имеют одинаковую первичную структуру и по 141

аминокислотному остатку. Две другие, обозначаемые β-цепями, также

идентично построены и содержат по 146 аминокислотных остатков. Таким

образом, вся молекула белковой части гемоглобина состоит из 574 амино-

кислот. Во многих положениях α- и β-цепи содержат разные аминокислот-

ные последовательности, хотя и имеют почти одинаковые пространствен-

ные структуры. Получены доказательства, что в структуре гемоглобинов

более 20 видов животных 9 аминокислот в последовательности оказались

одинаковыми, консервативными (инвариантными), определяющими функ-

ции гемоглобинов; некоторые из них находятся вблизи гема, в составе

участка связывания с кислородом, другие – в составе неполярной внутрен-

ней структуры глобулы.

В дополнение к основному гемоглобину HbA

в крови взрослого

человека доказано существование мигрирующего с меньшей скоростью при

электрофорезе гемоглобина НbА

, также состоящего из 4 субъединиц: двух

α-цепей и двух δ-цепей. На долю НbА

приходится около 2,5% от всего

гемоглобина. Известен, кроме того, фетальный гемоглобин (гемоглобин

новорожденных), обозначаемый HbF и состоящий из двух α-цепей и двух

γ-цепей. Фетальный гемоглобин отличается от HbA

не только составом

аминокислот, но и физико-химическими свойствами: спектральным пока-

зателем, электрофоретической подвижностью, устойчивостью к щелочной

денатурации и др. Кровь новорожденного содержит до 80% HbF, но

к концу 1-го года жизни он почти целиком заменяется на НbА (все же

в крови взрослого человека открывается до 1,5% HbF от общего количества

гемоглобина). Последовательность аминокислот в γ- и δ-цепях гемогло-

бинов окончательно не расшифрована.

Установление первичной структуры субъединиц молекулы гемоглобина

стимулировало исследования по расшифровке структуры так называемых

аномальных гемоглобинов. В крови человека в общей сложности

открыто около 150 различных типов мутантных гемоглобинов. Появляются

мутантные формы гемоглобинов в крови вследствие мутации генов. Обыч-

но мутации делят на 3 класса в соответствии с топографией измененного

участка молекулы. Если замена аминокислоты происходит на поверхности

молекулы гемоглобина, то это мутация первого класса; подобные мутации

обычно не сопровождаются развитием тяжелой патологии, и болезнь

протекает бессимптомно; исключение составляет серповидно-клеточная

анемия. При замене аминокислоты вблизи гема нарушается связывание

N (имидазол)

кислорода – это мутация второго класса, сопровождающаяся развитием

болезни. И наконец, если замена происходит во внутреннем участке

молекулы гемоглобина, говорят о третьем классе мутации; подобные

мутации приводят к нарушению пространственной структуры и соответст-

венно функции гемоглобина.

Аномальные гемоглобины, различающиеся по форме, химическому

составу и величине заряда, были выделены при помощи электрофореза

и хроматографии. Передающиеся по наследству изменения чаще всего

являются результатом мутации единственного триплета, приводящей к за-

мене одной какой-либо аминокислоты в полипептидных цепях молекулы

гемоглобина на другую. В большинстве случаев происходит замена кислой

аминокислоты на основную или нейтральную (табл. 2.1). Поскольку это

замещение осуществляется в обеих полипептидных цепях одной из пар (α

или β), образовавшийся аномальный гемоглобин будет отличаться от

нормального величиной заряда и соответственно электрофоретической

подвижностью.

Таблица 2.1. Замены аминокислот в аномальных гемоглобинах человека

Тип

гемоглобина

Состав пептидных

цепей

Нормальный остаток

и его положение в цепи

Глу 6 в β-цепи

Глу 23 в α-цепи

Лей 28 в β-цепи

Глу 26 в β-цепи

Глу 43 в β-цепи

Асп 68 в α-цепи

Лиз 16 в α-цепи

Вал 67 в β-цепи

Глу 116 в α-цепи

Глу 6 в β-цепи

Замена

Лиз

Глу

Лиз

Ала

Лиз

Асп

Глу

Лиз

Вал

В табл. 2.1 представлены некоторые типы аномальных гемоглобинов,

составы их полипептидных цепей с указанием известной или вероятной

локализации замены либо в α-, либо в β-цепях. Замены необычной

аминокислотой в аномальных гемоглобинах имеют место как в α-, так

и в β-цепях. Исключение составляет гемоглобин Н, все 4 полипептида

которого представлены β-цепями, идентичными по структуре β-цепям

нормального гемоглобина A

Следует указать, что некоторые мутации, вызывающие существенное

изменение структуры и соответственно функции гемоглобина, оказываются

летальными, и индивидуумы с подобным гемоглобином умирают в раннем

возрасте. Однако при ряде мутаций замена аминокислот не вызывает

заметного изменения функции гемоглобина, в этих случаях болезнь про-

текает бессимптомно.

Болезни гемоглобинов (их насчитывают более 200) называют гемогло-

бинозами. Принято делить их на гемоглобинопатии, в основе развития

которых лежит наследственное изменение структуры какой-либо цепи

Рис. 2.2. Нормальные и серповидные эритроциты.

нормального гемоглобина (часто их относят также к «молекулярным

болезням»), и талассемии, обусловленные наследственным нарушением

синтеза какой-либо нормальной цепи гемоглобина. Различают также же-

лезодефицитные анемии.

Классическим примером наследственной гемоглобинопатии является

серповидно-клеточная анемия, широко распространенная в странах

Южной Америки, Африки и Юго-Восточной Азии. При этой патологии

эритроциты в условиях низкого парциального давления кислорода прини-

мают форму серпа (рис. 2.2). Гемоглобин S, как показали Л. Полинг и др.,

отличается рядом свойств от нормального гемоглобина: в частности, после

отдачи кислорода в тканях он превращается в плохо растворимую дез-

окси-форму и начинает выпадать в осадок в виде веретенообразных

кристаллоидов, названных тактоидами. Последние деформируют клетку

и приводят к массивному гемолизу. Болезнь протекает остро, и дети,

гомозиготные по мутантному гену, часто умирают в раннем возрасте.

Химический дефект при серповидно-клеточной анемии был раскрыт

В. Ингремом и сводится к замене единственной аминокислоты, а именно

глутаминовой, в 6-м положении с N-конца на валин в β-цепях молекулы

гемоглобина HbS (см. табл. 2.1, рис. 2.2). Это результат мутации в молекуле

ДНК, кодирующей синтез β-цепи гемоглобина. Все остальные аминокис-

лоты располагаются в той же последовательности и в таком же количестве,

как и в нормальном гемоглобине НЬА:

Одной этой замены оказалось достаточно не только для нарушения

формы эритроцита, но и для развития тяжелой наследственной болез-

ни – серповидно-клеточной анемии.

Талассемии, строго говоря, не являются гемоглобинопатиями. Это

генетически обусловленное нарушение синтеза одной из нормальных цепей

гемоглобина. Если угнетается синтез β-цепей, то развивается β-талас-

семия; при генетическом дефекте синтеза α-цепей развивается α-талас-

семия. При β-талассемии в крови наряду с HbA

появляется до 15% НЬА

и резко повышается содержание HbF – до 15–60%. Болезнь характеризуется

гиперплазией и разрушением костного мозга, поражением печени, селезен-

ки, деформацией черепа и сопровождается тяжелой гемолитической ане-

мией. Эритроциты при талассемии приобретают мишеневидную форму.

Механизм изменения формы эритроцитов объяснить пока не удалось.

В медицинской практике часто проводят анализ кровяных пигментов,

который основан на исследовании спектроскопических свойств гема гемо-

глобина, точнее продуктов его окисления (хлорида гемина и гематина,

образующихся соответственно при обработке гемоглобина уксусной кисло-

той в присутствии хлорида натрия или разведенными растворами щелочей).

При восстановлении гематина сульфитом аммония в присутствии глобина

образуется производное гемоглобина – гемохромоген, в котором дена-

турированный глобин соединен с гемом. Полученный комплекс имеет

характерный спектр поглощения. Этот метод широко применяется в судеб-

но-медицинской практике при исследовании кровяных пятен.

Из многообразия производных гемоглобина, представляющих несом-

ненный интерес для врача, следует прежде всего указать на оксигемоглобин

НbО

– соединение молекулярного кислорода с гемоглобином. Кислород

присоединяется к каждому гему молекулы гемоглобина при помощи коор-

динационных связей железа, причем присоединение одной молекулы кисло-

рода к тетрамеру облегчает присоединение второй молекулы, затем третьей

и т.д. Поэтому кривая насыщения гемоглобина кислородом имеет сиг-

моидную форму, свидетельствующую о кооперативности связывания кис-

лорода. Эта кооперативность обеспечивает не только связывание макси-

мального количества кислорода в легких, но и освобождение кислорода

в периферических тканях; этому способствует также наличие Н

и СО

в тканях с интенсивным обменом. В свою очередь кислород ускоряет

высвобождение СО

и Н

в легочной ткани. Эта аллостерическая за-

висимость между присоединением Н

, О

и СО

получила название

эффекта Бора.

Помимо кислорода, гемоглобин легко соединяется с другими газами,

в частности с СО, NO и др. Так, при отравлении оксидом углерода

гемоглобин прочно с ним связывается с образованием карбоксигемо-

глобина (НbСО). При этом вследствие высокого сродства к СО гемогло-

бин теряет способность связывать кислород и наступает смерть от удушья,

недостаточного снабжения тканей кислородом. Однако при быстром по-

вышении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе можно

добиться частичного вытеснения СО из связи с гемоглобином и пре-

дотвратить летальный исход.

При отравлении оксидами азота, парами нитробензола и другими

соединениями часть гемоглобина окисляется в метгемоглобин (НbОН),

содержащий трехвалентное железо. Метгемоглобин также теряет способ-

ность к переносу кислорода от легких к тканям, поэтому при метгемо-

глобинемии (вследствие отравления окислителями) в зависимости от сте-

пени отравления может наступить смерть от недостатка кислорода. Если

вовремя оказать помощь, т.е. повысить парциальное давление кислорода

(вдыхание чистого кислорода), то и в этом случае можно вывести больного

из опасного состояния.

Следует отметить, что самым надежным методом качественного опре-

деления различных производных гемоглобина является исследование их

спектров поглощения.

У беспозвоночных роль переносчика кислорода часто выполняют пиг-

менты негеминовой природы – гемэритрин и гемоцианин. Они не относятся

к гемсодержащим хромопротеинам, хотя в их названиях содержится корень

«гем». Эти белки, как и гемоглобин, несмотря на то что выполняют одну

и ту же функцию, сильно различаются между собой по молекулярной массе

и четвертичной структуре, химической природе активного центра, характеру

связывания железа (гемэритрин) и меди (гемоцианин) с кислородом и др.

(табл. 2.2).

Таблица 2.2. Некоторые свойства белков-переносчиков кислорода (по Г. Эйхгорну)

Свойства

Металл

Степень окисления металла

в дезоксигенированном белке

Стехиометрия

взаимодействия с кислородом

Цвет оксигенированного

белка

Цвет дезоксигенированного

белка

Способ связи железа или

меди с белком

Молекулярная масса

Число субъединиц

Гемоглобин

Fe:O

Красный

Пурпурно-

красный

Порфириновое

кольцо

65000

Гемэритрин

2Fe:O

Розово-фиоле-

товый

Бесцветный

Радикалы ами-

нокислотных

остатков

108000

Гемоцианин

Сu

2Сu:О

Синий

Бесцветный

Радикалы ами-

нокислотных

остатков

400000-

20000000

Много

Трансферрины (сидерофилины) – группа сложных белков, полученных из

разных источников и характеризующихся способностью специфично, проч-

но и обратимо связывать ионы железа Fe (III) и других переходных

металлов. Наиболее подробно из этой группы белков изучен трансферрин

сыворотки крови. Функция трансферрина заключается в транспорте ионов

железа в ретикулоциты, в которых осуществляется биосинтез гемоглобина.

Система трансферрин–ретикулоцит считается весьма перспективной для

изучения взаимодействия металла с белком и белковой молекулы с клеткой.

Флавопротеины

Флавопротеины содержат прочно связанные с белком простетические груп-

пы, представленные изоаллоксазиновыми производными – окисленными

флавинмононуклеотидом (ФМН) и флавинадениндинуклеотидом (ФАД).

Флавопротеины входят в состав оксидоредуктаз – ферментов, катализи-

рующих окислительно-восстановительные реакции в клетке. Некоторые

Флавопротеины содержат ионы металлов. Типичными представителями

флавопротеинов, содержащих также негемовое железо, являются ксантин-

оксидаза, альдегидоксидаза, СДГ, дигидрооротатдегидрогеназа, ацил-

КоА-дегидрогеназа и транспортирующий электроны флавопротеин. На

долю двух последних приходится до 80% митохондриальных флавопро-

теинов, выполняющих важную роль в биоэнергетике клетки (см. главу 9).

Негемовое железо связывается с белковым компонентом, отличающимся от

гемсодержащих хромопротеинов. Железо ковалентно связано с атомом

серы остатка цистеина в белке. При кислотном гидролизе такого белка

освобождается железо и H

S. Несмотря на структурные отличия от цито-

хромов, негемовые флавопротеины выполняют аналогичную функцию в

транспорте электронов благодаря способности переходить из окисленного

в восстановленное состояние.

НУКЛЕОПРОТЕИНЫ

Нуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот. Последние

рассматриваются как простетические группы. В природе обнаружено 2 типа

нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам

и физико-химическим свойствам,– дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и

рибонуклеопротеины (РНП). Названия нуклеопротеинов отражают только

природу углеводного компонента (пентозы), входящего в состав нуклеино-

вых кислот. У РНП углевод представлен рибозой, у ДНП – дезоксирибозой.

Термин «нуклеопротеины» связан с названием ядра клетки, однако ДНП

и РНП содержатся и в других субклеточных структурах. Следовательно,

речь идет о химически индивидуальном классе органических веществ,

имеющих своеобразные состав, структуру и функции независимо от лока-

лизации в клетке. Доказано, что ДНП преимущественно локализованы

в ядре, а РНП – в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в мито-

хондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные

РНП.

Пристальное внимание исследователей привлечено к структуре и функ-

ции макромолекул, включающих комплексы белков и нуклеиновых кислот.

Этот особый интерес вызван тем, что многообразие проявлений жизни

непосредственно связано с этими полимерными молекулами. Биохимики

имеют достаточно оснований для утверждения, что природа синтезирован-

ных в клетках белков зависит в первую очередь от природы ДНП, точнее

ДНК, а свойства живых организмов, как и структурная организация

субклеточных органелл, клеток и целостного организма, определяются

свойствами синтезированных белков.

ДНК хранит наследственную информацию. Подтверждением этого слу-

жит явление трансформации, наблюдаемое у бактерий и открытое также

в культуре клеток человека. Сущность явления заключается в превращении

одного генетического типа клеток в другой путем изменения природы ДНК.

Так, удалось получить штамм капсулированных и вирулентных пневмо-

кокков из исходного штамма, не обладающего этими признаками, путем

внесения в среду ДНК, выделенной из капсулированного (и вирулентного)

штамма. С нуклеопротеинами и соответственно нуклеиновыми кислотами

непосредственно связаны, кроме того, такие биологические процессы, как

митоз, мейоз, эмбриональный и злокачественный рост и др.

У большинства клеток эукариот, когда ядро находится в интерфазе, из

ДНК и белковых молекул образуются так называемые филаменты – нити,

имеющие меняющуюся толщину (в среднем около 10 нм, реже 2 нм).

Оказывается, что толщина филаментов определяется наличием или от-

сутствием белков, окружающих двухспиральную структуру ДНК, а длина

их – молекулярной массой ДНК. Известно, что одна хромосома содержит

одну молекулу ДНК, имеющую длину несколько сантиметров. Вообще

ДНП входит в состав мононуклеосом, являющихся составной частью

Рис. 2.3. Модель вируса мозаичной болезни табака,

а - спираль РНК; б - субъединицы белка.

хромосомы. Таким образом, в состав хроматина входят молекула ДНК,

пять различных классов белков – гистонов и так называемые негистоновые

белки. Количество

ДНК в

ядре составляет

до 6 пг

(10

–12

г) на

одну клетку

у животных. У E.coli содержание ДНК равно 0,01 пг.

Относительно белкового состава ДНП известно, что все 5 классов

гистонов различаются по размерам, аминокислотному составу и величине

заряда (всегда положительный). Так, выделяют гистоны, богатые лизином

(H1), молекулярная масса которых составляет в среднем 20000, и богатые

аргинином с мол. массой до 15000. Они обозначаются следующими

символами:

H1 – богатые лизином,

Н2А – богатые аргинином и лизином,

Н2В – умеренно богатые аргинином и лизином,

Н3 – богатые аргинином,

Н4 – богатые глицином и аргинином.

Природа негистоновых белков пока не достаточно выяснена. Негисто-

новые белки в настоящее время интенсивно изучаются. В их состав входят

сложные белки, ферменты, а также регуляторные белки. По своим свойст-

вам последние отличаются от гистонов и представлены кислыми белками.

В различных нуклеопротеинах количество нуклеиновой кислоты колеблет-

ся от 40 до 65% (например, в рибосомах про- и эукариот). В вирусных

нуклеопротеинах количество нуклеиновых кислот не превышает 2–5% от

общей массы. Так, у вируса табачной мозаики (ВТМ) на долю РНК *, прав-

да, с огромной молекулярной массой – около 2000000, приходится всего

около 2%. Остальная часть этой гигантской вирусной частицы приходится

на долю однотипных белковых субъединиц (рис. 2.3). Ионная связь между

РНК и белковыми молекулами ВТМ весьма непрочная и легко разрывается

даже в «мягких» условиях, что позволяет отделить РНК от белка. Интерес-

но, что после удаления разрывающего ионную связь агента при смешивании

этих продуктов происходят полная регенерация исходного ВТМ, восстанов-

ление всех его физических параметров и биологических свойств, включая

способность поражать зеленый лист. Это явление самосборки, впервые

открытое у ВТМ, в дальнейшем было обнаружено также у бактериофагов,

представленных нуклеопротеинами. Акад. А.С. Спирин и одновременно

М. Номура разделили 70S рибосомы (рибонуклеопротеины) на их состав-

* Растительные вирусы чаще всего содержат РНК, а вирусы, поражающие клетки

животных, содержат как РНК (вирус саркомы Рауса и др.), так и ДНК (вирус папилломы).

Бактериофаги также содержат РНК или ДНК в комплексе с белками.

ляющие и разработали условия для самосборки полноценных функциони-

рующих рибосом. В основе этого удивительного явления самосборки

лежит, по-видимому, программа, содержащаяся в первичной структуре как

белка, так и нуклеиновой кислоты и определяющая, какое количество

белковых молекул и в какой последовательности должно присоединиться

к единственной молекуле РНК (в случае ВТМ) или к 3 молекулам РНК (в

рибосомах), чтобы обеспечить высокую точность реконструкции надмо-

лекулярных структур.

В настоящее время и ядерный хроматин (ДНП), и рибосомы, и вирусные

нуклеопротеиды обычно рассматривают именно как надмолекулярные

комплексы или структуры, а отнесение этих образований в раздел «Слож-

ные белки» – в значительной степени дань традиции.

ЛИПОПРОТЕИНЫ

В последние годы достигнут определенный прогресс в выяснении хими-

ческой природы и структуры липопротеинов (ЛП). Этот класс сложных

белков состоит из белка и простетической группы, представленной каким-

либо липидом. В частности, в составе липопротеинов открыты нейтральные

жиры, свободные жирные кислоты, фосфолипиды, холестериды. Липо-

протеины широко распространены в природе: в растениях, тканях живот-

ных и у микроорганизмов – и выполняют разнообразные биологические

функции. Они входят в состав клеточной мембраны и внутриклеточных

биомембран ядра, митохондрий, микросом (структурированные липопро-

теины), а также присутствуют в свободном состоянии (главным образом

в плазме крови). К липопротеинам относятся, кроме того, тромбопласти-

ческий белок ткани легких, липовителлин желтка куриного яйца, некоторые

фосфолипиды молока и т.д. Установлено, что липопротеины участвуют

в структурной, комплексной организации миелиновых оболочек, нервной

ткани, хлоропластов, фоторецепторной и электронно-транспортной систем,

палочек и колбочек сетчатки и др.

Большинство ЛП синтезируется в печени или в слизистой оболочке

кишечника. Они содержат гидрофобное липидное ядро, окруженное поляр-

ными липидами и оболочкой из белков, получивших название апобелки.

Различают 8 типов апобелков: апо-AI, АII, В, CI, СII, CIII, D и Е. Обычно

ЛП содержат до 5% углеводов (глюкоза, галактоза, гексозамины, фукоза,

сиаловая кислота), поэтому некоторые из них являются и гликопротеинами.

Липопротеины сыворотки крови подразделяют на отдельные классы

в зависимости от электрофоретической подвижности (с белками крови) и от

плотности при ультрацентрифугировании. Различают ЛП низкой плот-

ности (ЛПНП), очень низкой плотности (ЛПОНП), высокой плотности

(ЛПВП), очень высокой плотности (ЛПОВП) и ЛП промежуточной плот-

ности (ЛППП) (табл. 2.3).

Функции и значение отдельных классов ЛП в развитии артерио- и атеро-

склероза подробно рассматриваются в главе 17.

Механизм связывания белкового компонента с липидами. Имеются дан-

ные, что в образовании липопротеинов участвуют нековалентные силы

различной природы, определяемые наличием или отсутствием у липидного

компонента ионизированных групп атомов. Если в образовании липопро-

теина участвуют фосфолипиды, то между ними и белковой молекулой

возникает ионный тип связи (рис. 2.4).

Доказано также существование гидрофобных взаимодействий между

неполярными группами липидного компонента (например, радикалы

Таблица 2.3. Классификация и основные свойства ЛП сыворотки крови человека

Электрофоре-

тическая

фракция

Хиломикроны

Пре-β-ЛП

-β

ЛП

β-ЛП

–ЛП

Альбумин

Фракция

при ультра-

центрифуги-

ровании

–

ЛПОНП

ЛППП

ЛПНП

ЛПВП

ЛПОВП

Плотность,

г/см

0,96

0,96–1,006

1,006–1,019

1,019–1,063

1,063–1,200

1,210

Процент

белка

1–2

21–23

35–50

Содержание,

миллиграм-

мов на 100 мл

плазмы

10–50

150–250

50–100

315–385

270–380

Липидный ком-

понент (высокое

содержание)

Свободные

жирные кислоты

То же

Эфиры холесте-

рина

То же

Фосфолипиды

Свободные

жирные кислоты

То же

жирных кислот) и белковой молекулы. Чаще в липопротеинах действуют

комбинированно разные нековалентные силы, способствуя образованию

в высшей степени упорядоченной двойной белково-липидной структуры

биомембран.

ФОСФОПРОТЕИНЫ

К белкам этого класса относятся казеиноген молока, в котором содержание

фосфорной кислоты достигает 1%; вителлин, вителлинин и фосвитин,

выделенные из желтка куриного яйца; овальбумин, открытый в белке

куриного яйца; ихтулин, содержащийся в икре рыб, и др. Большое коли-

чество фосфопротеинов содержится в клетках ЦНС. Фосфопротеины зани-

мают особое положение в биохимии фосфорсодержащих соединений не

только в результате своеобразия структурной организации, но и вследствие

широкого диапазона функций в метаболизме. Характерной особенностью

структуры фосфопротеинов является то, что фосфорная кислота оказы-

вается связанной сложноэфирной связью с белковой молекулой через

Рис. 2.4. Ионный тип связи между белками и фосфолипидами.

α-Спираль

в белке

Фосфолипиды

гидроксильные группы β-оксиаминокислот, главным образом серина

и в меньшей степени треонина. На одну молекулу белка обычно приходится

2–4 остатка фосфата.

Новые данные свидетельствуют о том, что в клетках фосфопротеины

синтезируются в результате посттрансляционной модификации, подвер-

гаясь фосфорилированию при участии протеинкиназ. Этот процесс под-

робно рассматривается в главе 14. Здесь лишь укажем на существенную

роль специфической протеинкиназы, катализирующей фосфорилирование

ОН-группы тирозина, в биосинтезе онкобелков. Таким образом, уровень

фосфопротеинов в клетке зависит в значительной степени от регулирую-

щего действия ферментов, катализирующих фосфорилирование (протеин-

киназы) и дефосфорилирование (протеинфосфатазы). Следует отметить, что

фосфопротеины содержат органически связанный, лабильный фосфат, аб-

солютно необходимый для выполнения клеткой ряда биологических функ-

ций. Кроме того, они являются ценным источником энергетического и

пластического материала в процессе эмбриогенеза и дальнейшего постна-

тального роста и развития организма.

Особо следует отметить, что некоторые ключевые ферменты, регули-

рующие процессы внутриклеточного обмена веществ, также существуют

как в фосфорилированной, так и в дефосфорилированной форме. Этим

подчеркивается значение фосфорилирования–дефосфорилирования в про-

цессах химической модификации макромолекул, участвующих в интеграль-

ных процессах метаболизма.

ГЛИКОПРОТЕИНЫ

Гликопротеины – сложные белки, содержащие, помимо простого белка или

пептида, группу гетероолигосахаридов. В настоящее время их принято

называть гликоконъюгатами. В состав гликоконъюгата входит угле-

водный компонент (гликановая фракция), ковалентно связанный с неугле-

водной частью (агликановая фракция), представленной белком, пептидом,

аминокислотой или липидом.

Повышенный интерес к науке об углеводах – гликобиологии – в на-

стоящее время объясняется открытием существенной роли изменений струк-

туры гликоконъюгатов в развитии таких болезней, как рак, иммунодефицит

человека, ревматоидные артриты, астма и др. Оказалось, что нарушение

реакции гликозилирования (см. главу 14) двух главных классов глико-

конъюгатов (гликопротеинов и ганглиозидов) приводит или к накоплению

предшественников этих веществ, или к синтезу «укороченных» сахарных

цепей гликоконъюгатов. Более того, установлено, что во взаимодействии

между некоторыми вирусами и клетками-мишенями главную роль играют

углеводные компоненты. В частности, гликопротеин gp120 вируса иммуно-

дефицита человека (содержит большой процент углевода) имеет высокое

Серин

Фосфосерин