Сложные белки

Фосфопротеины синтезируются в результате посттрансляционной модификации, подвергаясь фосфорилированию. Перенос фосфата на белок катализируется ферментом протеинкиназой из группы фосфотрансфераз, донором фосфата является АТФ.

К фосфопротеинам относятся казеиноген молока, вителлин и овальбумин, выделенные из желтка и белка куриного яйца, ихтулин, содержащийся в икре рыб, ряд ферментов: РНК-полимеразы, некоторые фосфотрансферазы, фосфатазы и др. Большое количество фосфопротеинов содержится в клетках ЦНС.

Фосфопротеины содержат органически связанный, лабильный фосфат, необходимый для выполнения клеткой ряда биологических функций. Они являются ценным источником энергетического и пластического материала в процессе эмбриогенеза и постнатального роста и развития организма, участвуют в регуляции ядерной активности клетки, транспорте ионов и окислительных процессах в митохондриях.

ГЛИКОПРОТЕИНЫ - сложные белки, содержащие, помимо простого белка или пептида, линейные или разветвленные гетероолигосахаридные цепи, содержащие от 2 до 10, реже 15 мономерных остатков гексоз (галактоза и манноза, реже глюкоза), пентоз (ксилоза, арабиноза) и конечный углевод, чаще всего представленный N-ацетилга-лактозамином, L-фукозой или сиаловой кислотой (слайд 14). Гликопротеины содержат от 1 до 30 % углеводов.

Углеводный компонент соединяется с белком ковалентными связями: О-гликозидные связи с гидроксильными группами серина, треонина, оксилизина, N-гликозидные связи с амидными группами аспарагина, реже глутамина или с аминогруппами лизина и аргинина, эфирные гликозидные связи со свободными СООН-группами глутаминовой и аспарагиновой кислот (слайд 15). Синтез белковой части гликопротеинов осуществляется в рибосомах эндоплазматического ретикулума, затем происходит постсинтетическое гликозилирование.

Гликопротеины - белки плазмы крови (кроме альбуминов), некоторые ферменты, муцин слюны, овомукоид яичного белка, белки хрящевой и костной тканей. Гликопротеины являются важным структурным компонентом клеточных мембран. Они обеспечивают клеточную адгезию, молекулярное и клеточное узнавание. Гликопротеины мембран эритроцитов, специфически гликозилированные теми или иными углеводными остатками, но имеющие гомологичную белковую часть, предопределяют группу крови у человека. К гликопротеинам относятся гонадотропный и фолликулостимулирующие гормоны. Гликопротеины участвуют в иммунологических реакциях. К типичным гликопротеинам относятся интерфероны, иммуноглобулины.

Углеводные компоненты, помимо информативной функции, значительно повышают стабильность молекул, в состав которых они входят, к различного рода химическим, физическим воздействиям и предохраняют их от действия протеиназ.

Интерфероны (слайд 16)- ингибиторы размножения многих типов вирусов. Они образуются в клетке в ответ на внедрение вирусной нуклеиновой кислоты. Предположительно, интерфероны ингибируют биосинтез всех белков (и хозяйских, и вирусных) на уровне процесса трансляции. Интерфероны считаются основными защитными белками не только против вирусной инфекции, но и при опухолевых поражениях.

Иммуноглобулины, или антитела, выполняют защитную функцию, обезвреживая поступающие в организм чужеродные вещества - антигены любой химической природы. Выделяют три основных класса иммуноглобулинов: IgG, IgA, IgM; минорные классы иммуноглобулинов плазмы человека обозначаются как IgD и IgE. Иммуноглобулины разных классов дифференцируют по седиментационным и электрофоретическим характеристикам. Они отличаются по молекулярной массе, по концентрации в крови, по биологическим свойствам.

Подробно изучена структура IgG (слайд 17). Он имеет Y-образную форму, состоит из двух идентичных легких L-цепей (от англ. light) и двух идентичных тяжелых Н-цепей (от англ. heavy) с молекулярной массой 23000-24000 и 50000-70000 соответственно. Каждая из этих цепей имеет 2 типа доменов - вариабельные (V) участки и константные (С) участки.

IgG - мономер, доминирующий среди других изотипов иммуноглобулинов у взрослых в кровяном русле, легко диффундирующий из крови в ткани, единственный из иммуноглобулинов способен преодолевать плацентарный барьер и обеспечивать гуморальный иммунитет новорожденных первых месяцев жизни. IgG обеспечивает наиболее эффективную антибактериальную и антитоксическую защиту организма, действуя и в крови, и в тканях.

IgA в сыворотке крови представлен в основном мономерными молекулами, в секретах слизистых он присутствует в виде димеров (слайд 18). Основными местами синтеза и секреции IgA являются: эпителий желудочно-кишечного тракта, респираторного тракта, лактирующие молочные железы, слюнные и слезные железы. В организм ребенка IgA попадают с молоком матери при грудном вскармливании. Основной функцией IgA является обеспечение местного иммунитета, защита дыхательных, мочеполовых путей и желудочно-кишечного тракта от инфекций.

Пентамерную структуру имеет человеческий IgM.

При ревматоидных артритах часто синтезируются аномальные антитела с необычайно короткими сахарными цепями, что вызывает стимуляцию иммунной системы против самого организма.

Протеогликаны - комплексы белка и гликозаминогликанов. Углевод в этих соединениях составляет основную часть молекулы (до 95 %) (слайд 19).

Гликозамингликаны (мукополисахариды) - линейные гетерополисахариды, в состав которых входят гексуроновые кислоты (чаще глюкуроновая кислота) и N-ацетилпроизводные глюкозамина или галактозамина (слайд 20). На долю протеогликанов приходится до 30% от сухой массы соединительной ткани. Типичными гликозаминогликанами являются гиалуроновая кислота (ее основная функция - в соединительной ткани - связывание воды) и гепарин, участвующий в регуляции свертывания крови.

Молекулы протеогликанов прекрасно гидратируются благодаря большому количеству функциональных ионизированных групп. Этим объясняется их слизистый характер. Они способны также связывать ионы Nа+, поэтому они участвуют в регуляции водно-солевого обмена.

С одной пептидной цепью часто связано большое число цепей гликозамингликана, так что молекула протеогликана напоминает ершик. В растворе они «распушены» вследствие отталкивания одноименно заряженных сульфатированных цепей гликозамингликанов, а также вследствие гидратации. При увеличении давления объем, занимаемый молекулами, уменьшается. Сопротивление давлению нарастает по мере сжимания молекул. Если давление снять, молекулы вновь принимают «распушенную» форму. Это свойство протеогликанов особенно важно для хрящей суставных поверхностей, где протеогликаны смягчают переменные нагрузки, выполняя функцию рессор.

МЕТАЛЛОПРОТЕИНЫ, помимо белка, содержат ионы какого-либо одного металла или нескольких металлов.

1. Белки, содержащие негемовое  железо - ферритин, трансферрин и гемосидерин.

Ферритин (около 20% железа) сосредоточен главным образом в селезенке, печени, костном мозге. Выполняет роль депо железа в организме (слайд 21). Железо в ферритине находится в составе неорганического железосодержащего соединения (FeO-OH)8. Атомы железа связаны с атомами азота пептидных групп координационными связями.

Трансферрин сыворотки крови (около 0,13% железа) транспортирует ионы железа в ретикулоциты, в которых осуществляется биосинтез гемоглобина (слайд 22). Атом железа соединяется с белком координационными связями с участием гидроксильных групп тирозина.

Гемосидерин – не растворимый в воде железосодержащий белковый комплекс, состоящий на 25% из нуклеотидов и углеводов. Он содержится главным образом в ретикулоэндотелиоцитах печени и селезенки. Биологическая роль гемосидерина изучена недостаточно.

2. Металлоферменты. Это белки, обладающие ферментативной активностью и содержащие катионы металлов. В металлоферментах связь белка с металлом более прочная. Ферменты, активируемые ионами металлов, менее прочно связаны с металлами. В активном центре многих ферментов в связывании металла участвует имидазольная группа гистидина.

АТФ-аза содержит  Na, К, Са, Мg, алкогольдегидрогеназа – Zn, цитохромоксидаза – Cu, протеиназы - Mg, К (слайд 23).

Ионы металлов выполняют следующие функции: являются активным центром фермента; служат мостиком между активным центром фермента и субстратом; служат акцепторами электронов на определенной стадии ферментативной реакции.

НУКЛЕОПРОТЕИНЫ - устойчивые комплексы нуклеиновых кислот с белками, длительное время существующие в клетке в составе органелл или структурных элементов клетки. Выполняют функции, связанные с хранением и реализацией генетической информации.

Типичные представители НП - рибосомы (комплексы рибосомных РНК с белками), ДНП-хроматин (комплекс ДНК с гистонами и негистоновыми белками) (слайд 24).