Реферати » Реферати по біології » Блискучий світ білків і пептидів

Блискучий світ білків і пептидів

3 кг необхідного матеріалу для екстракції і виділити всього 0,5 мкг чистого олигопептида для визначення амінокислотної послідовності. Однак ці гігантські зусилля були винагороджені. Вперше було показано, що отриманий олигопептид здатний викликати стимуляцію росту голови тварини. Але найдивніше те, що через 3 роки цими ж ученими точно такий же олигопептид був виявлений і в крові людини!

Мабуть, олігопептиди беруть участь мало не у всіх фізіологічних процесах. У травній системі багатьох організмів співіснують олігопептиди протилежної дії - викликають відчуття голоду (гастрин) і ситості (холецистокинином). У комах при польоті використовуються олігопептиди, які беруть участь в утилізації жирової тканини для виділення енергії, що витрачається на рух крил.

Багато тварин продукують олігопептідние феромони, що приваблюють особин протилежної статі. Нарешті, багато олігопептиди беруть участь у смакову сприйнятті. Одні з них на смак гіркі, а інші - солодкі. Є й такі, солодкість яких в тисячі разів більше, ніж у звичайного цукру. А один з олигопептидов, виділений зі смаженої яловичини, отримав назву делікатесного за свій смак.

Перерахування функціональних (біологічних) властивостей природних олигопептидов можна було б продовжувати досить довго. Але загалом вже має бути зрозуміло, що олігопептиди в біології існують скрізь і їх фізіологічна дія практично безмежне.

Здоров'я

Очевидно, що набір білків і олигопептидов у здорової організму повинен бути цілком визначеним. Відхилення від норми можуть призводити до захворювань, порою тяжким.

Одним з таких захворювань є серповидноклеточная анемія, поширена у ряді областей Африки, Індії, в деяких середземноморських країнах і серед негритянського населення Північної Америки. У хворих на цю хворобу періодично (частіше під впливом фізичного навантаження) виникають напади різкій слабкості, нудоти і задишки. Зовнішня причина - в незвично великій кількості незрілих еритроцитів і еритроцитів, що мають форму тонкого серпа, що послужило підставою для такої назви цієї хвороби. Однак є й більш глибоке пояснення. Виявилося, що нормальні еритроцити містять нормальний гемоглобін А, а серповидноклеточности - аномальний гемоглобін S. З'ясувалося, що ці два білка відрізняються всього одним амінокислотним залишком - в результаті мутації в аномальному гемоглобіні замість залишку глутамінової кислоти (E, табл. 1) на призначеному місці стоїть залишок валіну (V). Заміна лише одного залишку і призводить до цього тяжкого захворювання.

Звернувшись до табл. 1, можна побачити, що ці залишки несуть принципово різні бічні радикали, і в мутантному гемоглобіні здійснюється заміна зарядженого (негативно) радикала на гідрофобний.

В результаті такої гемоглобін складається в іншу просторову конфігурацію, і відбуваються подальші зміни як на клітинному рівні, так і на рівні цілого організму.

Інший приклад стосується онкології. У людини, який захворів одним з видів легеневої карциноми, виявляють олігопептиди, яких у здорової організму немає. Ці олігопептиди - бомбезин і фізалаемін - в нормі зустрічаються у європейській (Bombina bombina) і південноамериканської (Physalaemus fuseumaculatus) жаб. В даному випадку мутацій не було. В процесі розпочатого канцерогенезу у людини стали експресуватися (просто кажучи, працювати) раніше «молчавшие» гени, в результаті чого і утворилися олігопептиди, інформація про яких зберігалася і в здоровому організмі.

До проблеми здоров'я відноситься також і те, наскільки свіжу (незіпсовану) їжу ми споживаємо. При зберіганні відкритих продуктів харчування на повітрі в них поселяються різні патогенні мікроорганізми, і при досягненні деякого рівня їх змісту їжа може стати небезпечною для здоров'я. Так чому ж не додавати до цих продуктів природні (людські) антибактеріальні олігопептиди? Це безпечно для людини і дозволяє довше зберігати їжу при тому, що самі ці речовини будуть хоч і невеликим, але також харчовим компонентом.

Хитку здоров'я найчастіше лікують за допомогою ліків. Серед них - безліч речовин абіогенного походження. Проте у ряді випадків найбільш ефективними є такі, які містять природні білки або олігопептиди. Давно всім відомі різні сироватки, що містять білки. А з недавнього часу стали застосовуватися препарати, основним компонентом яких є короткі пептидні молекули. Так, у списку робіт, удостоєних Державної премії Росії за 2001 р, варто розробка нового лікарського препарату СЕМАК, назва якого розшифровується надзвичайно просто, оскільки його головним компонентом є олигопептид, що складається з семи амінокислотних залишків.

Історія з географією

Історичні та географічні відкриття зазвичай переплетені так, що важко розповідати про одне, не згадуючи інше. Область наукових відкриттів - не виняток, оскільки і вони робилися в певний час і в певному місці. Найперші відкриття, пов'язані з білками і пептидами, будуть тому підтвердженням (рис. 3).

Першою амінокислотою, відкритої в живій природі, виявився не найпростіший за хімічною структурою - гліцин, а аспарагин (N). Його в 1806 р виділили Луї Нікола Воклен (1763-1829) і П'єр Жан Робике (1780-1840) у Франції. Попутно зауважимо, що відкриття всіх 20 стандартних амінокислот тривало більше століття і завершилося лише в 1937 р відкриттям треоніну (Т).

Першим вченим, які зробили вагомий внесок у встановлення хімічної природи білків, був видатний німецький хімік-органік Герман Еміль Фішер (1852-1919), який у 1902 р відкрив те, що амінокислоти в білках з'єднані пептидними зв'язками.

А першу хімічну формулу найпростішого природного олигопептида (дипептида карнозина) в 1900 р визначили наші співвітчизники професор Московського університету В.С. Гулевич (1867-1933) і його учень С.Аміраджібі.

Повторимо також, що географічні назви можна побачити і в назвах пептидів. Однак історичні та географічні аспекти маються не тільки в окремих відкриттях, а й в усій сукупності білків і пептидів. З яких тільки організмів не виділялися! Напевно, практично всі ссавці всіх континентів і всього Світового океану вже послужили об'єктами білково-пептидних досліджень. Експериментальні жаби були і європейськими, і азіатськими, і африканськими, і австралійськими, і з обох Америк.

Навіть антарктичні пінгвіни не обійдені увагою дослідників. Так, число видів тварин, використаних для вивчення тільки гемоглобіну, вже наближається до тисячі, а число видів, з яких виділялися різні речовини пептидної природи, на порядок більше. В табл. 6 наведені первинні структури гомологічних олигопептидов - окситоцинів і вазопресин, - демонструють не тільки біологічне різноманіття досліджуваного матеріалу, але і еволюційну консервативність структур даних речовин, оскільки спостережувані заміни амінокислотних залишків не зачіпають функціональних властивостей структур одного функціонального класу.

Отриманий унікальний матеріал представляє великий інтерес для вивчення історичного процесу еволюції і географічного заселення нашої планети різними організмами.

Література

Ймовірно, основою (елементарної одиницею) літератури можна вважати слово. Як відомо, слова складаються з літер певного алфавіту, і при цьому в різних мовах число букв також різна - у кирилиці використовується 33 букви, в латиниці - 26 і т.д. І тут виявляється очевидна аналогія: в живому організмі є своя специфічна література, слова якої - білки, а алфавіт - 20 амінокислотних залишків. Більш того, література живого організму пишеться природою двома мовами, оскільки крім «білкової» літератури в ньому також поміщена і література «нуклеїнова» , написана всього 4 літерами. При цьому переклад з однієї мови на іншу здійснює сам живий організм, і робить він це феноменально точно.

Використання подібної аналогії дозволяє дати наочне опис того, як здійснюється розшифровка амінокислотних послідовностей білків (читання слів).

Виділений в чистому вигляді білок (слово) за допомогою різних протеолітичних ферментів розщеплюють на фрагменти (склади). Різні ферменти розривають пептидні зв'язки між різними парами амінокислотних залишків, тому можна отримати різні короткі фрагменти одного і того ж білка. Скористаємося кирилицею для того, щоб наочно продемонструвати процес розшифровки послідовності букв (амінокислотних залишків).

Припустимо, що в результаті одного типу розщеплення слова ми отримали склади:

БЕЛ ЗНИ СНІВ ОКО АЖІ

а в результаті іншого:

ЇЇ З ОСН ЛОК ОВАЖ НИ

Тоді, визначивши (за допомогою хімічних методів) кінцеві букви фрагментів, отриманих при розщепленні вихідної послідовності двома різними фрагментами, можна однозначно відновити наступну (в даному випадку осмислену, хоча і неграмотно написану) послідовність:

Блистающий мир белков и пептидов

(Приклад взято з книги: Вилькенштейн М.В. Молекули і життя, - М., 1969.)

Перший час білкові слова читали саме таким чином. Однак у зв'язку з автоматизацією хімічних методів (створення секвенаторов, від англ. Sequence - послідовність), з появою нових точних методів визначення молекулярних мас (мас-спектрометрія), у зв'язку з розвитком і застосуванням обчислювальної техніки і т.д., цей процес істотно прискорився. В даний час в рік «читається» близько 20 000 білкових слів, тобто амінокислотних послідовностей.

Похибки текстового викладу можуть спотворити суть сказаного. Наприклад, в одній із публікацій було написано: «Не вважаючи питання пріоритету суттєвими для історії науки, я все ж повинен відзначити роль великого вченого ...» , за що автора цієї фрази піддали жорсткій критиці за ігнорування пріоритету. Однак автор послався на друкарську помилку, оскільки мало бути: «Але, вважаючи ...» Зміна всього лише однієї літери змінило сенс на повністю протилежний!

Таблиця. 6. Структурно-гомологичное сімейство окситоцин / вазопресин

Блистающий мир белков и пептидов

Точно так само заміна однієї білкової літери (амінокислотного залишку) може привести (а може і не привести, як у випадку з окситоцин / вазопресин, табл. 6) до спотворення нормальних функцій білка або пептиду. З цим ми вже зустрілися при описі причин найтяжчого захворювання - серповидноклеточной анемії. Можна привести безліч і інших прикладів. Одного разу до мене звернувся один з фізіологів з такою проблемою. Він проводив на кроликах серію експериментів з вивчення впливу олигопептида нейротензин

Сторінки: 1 2 3 4 5

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар