Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
R—СО—0----СН2
/
Различные остатки
I
- R-^CO—0—СН „
жирных кислот | Диацил] лицерин
сн2 к
S Тиоэфирная связь
К
сн2
I
К—CO-'—NH—СН—CO—NH—...
Модифицированный N-концевой цистеин
Сосредоточение сразу трех остатков жирных кислот у N-концев'ого цистеина делает аминоконцевую часть полипептидной цепи белка весьма гидрофобной, чем и обусловлена возможность его взаимодействия с липидами мембраны. Вся эта конструкция надежно удерживает белок связанным с мембраной, причем белковая глобула полностью погружена в среду, прилегающую к мембране, например в периплазма-? тическое пространство бактериальных клеток. \
Сказанным не ограничиваются структурные типы липопротеинов. По-видимому, белок резус-фактора (Rh-белок), локализованный в мембране эритроцитов человека, содержит несколько (до четырех) остатков пальмитиновой кислоты, присоединенных тиоэфирными связями к сульфгидрильным группам цистеина, что делает его очень гидрофобным:
Тиоэфирная связь
1
R—СО—S—СН2
I
—NH—СН—СО—
Остаток цистеина в полипептидной цепи
11.7.3. Пренилнрованные белки
Реакции З-пренилирования, заключающейся в присоединении изо-преноидов к атому серы остатка цистеина, который локализован в С-концевом участке полипептидной цепи, подвергается около 100 белков,4 в частности белок Ras (см. гл. 12). Первоисточником пренильных груп-(
274
Пировок является изопентенил-пирофосфат, изомеризующийся с перемещением двойной связи в диметилаллил-пирофосфат:
СН2=€—СН2-СН2-^—0-Р—ОН
D
О
II
СНз ОН ОН
Изопентенил-пирофосфат (С5)
О ' О
II II
СНЭ—С=СИ-СН2-Ю-Р-0—Р-Ш
I I' I
СНз ОН он
Диметилаллил-пирофосфат (С5)
Конденсация этих двух молекул с элиминированием пирофосфата дает геранил-пирофосфат:
Э
СНз-:—С=СН СН2 СН,----------С=СН сн2—0“
I I
СН3 • СН3
Геранил-пирофосфат (Сю)
О
р—ю—иР—ОН
I I
ОН
он
Далее молекула наращивается последовательным присоединением изопентенил-пирофосфата по такому же механизму, причем на каждом шаге присоединяется' С5-звено. Это приводит к фарнезил-пирофосфату (С15)» являющемуся также предшественником стероидов и каротинои-дов, и геранил-геранил-пирофосфату (С20):
* ¦»
4 0 0
II II
СНз-С=СН-СН2-^Н2-С=СН-СН2-гСН2-С=СН-СН2-0-Р—0-Р—ОН
.1 ; I : I I г
СНз СНз СНз он ОН
Фарнезил-пирофосфат (CisJ>
0 0
• • : II Л
CH8-C=CH-CH2tCH2-C=CH-CH2t<M2-C=CH-CH2tCH2-C^!H-CH2-0-P—O-f-OH
I : I : I - I II
СНз СНз СНз СНз он ОН
Геранил-теранил-лирофосфат (С2о) (пунктиром отмечены Границы • повторяющихся Сб-звеньев)
Фарнезильная или геранил-геранильная группы с отщеплением пирофосфата переносятся на' атом серы остатка цистеина, который расположен вблизи С-конца полипептидной цепи в последовательности
275
0*-*А“-А““Х (так называемом СДАХ-боксе), где С — остаток цистеина, А — остатки алифатических аминокислот, X -* С-концевая аминокислота, определяющая, какой из двух типов реакции пренилирования осуществится. Бели X — серии, метионин или глутамин, то к цистеину присоединяется фарнезйл (С15), если X — лейцин, то происходит присоединений геранил-геранила (С^о)-
Пренйлирование белков включает в себя следующую цепь превращений. Пренилтрансфераза переносит пренильный остаток соответствующего пренил-пирофосфата на SH-группу остатка цистеина в белке, имеющем на С-конце СААХ-бокс. Затем специфическая пептидаза отщепляет выполнившую роль сигнала последовательность А——X, после чего с участием метилтрансферазы метильная группа S-аденозилметио-нина переносится на карбоксил пренилированного цистеина, превращая его в метиловый эфир:
CH3~C=CH-^H2-CH2-C=CH-CH2-CH2-C=CH-CH2-S
I I I
СН3 СН8 СЯ» СИ2
I
-NH-CH-<)00CHa
Метиловый эфир S-фарнезил-цистеииа на Оконце пренилированного белка
Очевидно, что присоединение к белку крупной гидрофобной пре-нильной группировки благоприятствует его включению, в цитоплазматическую мембрану. При этом существенно, что от типа пренильной группы зависит ориентация белка в мембране — фарнезилированиые белки встраиваются во внешнюю мембрану, белки же, содержащие геранил-геранильный остаток, — во внутреннюю мембрану, обращенную к цитоплазме. Впрочем, у это!ч> правила могут быть исключения, кроме того, в адресовании пренилированных белков участвуют, вероятно, и другие элементы их структуры. Таким образом, реакция прони-лирования — один из процессов, определяющих локализацию белков в биологических структурах, их топогенеэ.
