molpit
Login:
Password:
remember
PIT00362 Вернёмся к сборкам в клетке

Чтобы понять нашу точку зрения на молекулярные Книги Клетки (CellBook), вернёмся к посту PIT00124, где был сделан подробный реферат статьи [Toretsky2014].

Глубина изменения представлений о связи структуры и функции белков видна в Белковой Троице, обобщенную авторами [Dunker2001] в работе [Dunker2001b].

рис1Dunker2001b (44Кб)
Рис. 1 [Dunker2001b]. Белковая Троица. Нативные белки могут существовать в одном из трех состояний - упорядоченном, разрушенном неупорядоченном, или расширенном неупорядоченном.

Словосочетание "биологическая сборка" употребляют достаточно часто. Вот новые ссылки [Uversky2017] и др. на работу [Toretsky2014], которая очень интересны для обсуждения сборок в клетках. Начало было положено статьёй [Uversky2002] «Нативно развернутые белки: точка, в которой биология ждет физики». В работе введено состояние предрасплавленной глобулы и показано, что полипептиды без упорядоченной структуры при физиологических условиях являются общим правилом, а не исключением. Ниже приведена суммирующий рисунок из этой работы.

рис6Uversky2002рус (138Кб)
Рис. 6 [Uversky2002]. Расширение Белковой Троицы [Dunker2001] (А) до Белкового Квартета модели функционирования белка (B). В соответствии с этой моделью, функция возникает из четырех специфических конформаций полипептидной цепи (упорядоченные формы, расплавленные глобулы, предрасплавленные глобулы и случайные клубки) и переходов между любыми из этих состояний.

Развитие точки зрения В.Н. Уверского (школа О.Б. Птицина, Институт белка РАН) за 15 лет на белковые сборки в клетках можно понять на приведенных ниже рисунках, где введены чисто биологические понятия: посттрансляционной модификации (PTMs), белковых органелл без мембран (PMLOs), которые образуются в результате расслоения жидкой смеси (также известной как фазовый переход жидкость-жидкость, LLPT) или коацервации, которая является одной из форм конденсации в водных растворах белков.

(PMLOs)
These organelles are formed as a result of liquid-liquid demixing phase separation (also known as liquid-liquid phase transition, LLPT) or coacervation, which is one of the forms of protein condensation in aqueous solutions.

f1-Uversky2017 (504Кб)
Рис.1 [Uversky2017]. Термодинамические факторы (вверху) и признаки беспорядка контролирующие фазовые переходы жидкость - жидкости в растворах белков.

f2-Uversky2017 (297Кб)
Рис.2 [Uversky2017]. Собственный беспорядок и устойчивость разделенных фаз капель. Упорядоченные и собственно неупорядоченные белки, представленные на этих рисунках лишь модели, которые не связаны с белковыми органеллами без мембран (PMLOs).

А сейчас хочу обратить ваше внимание на то, что молекулярные сборки в клетках включают не только белки, но ещё РНК, ДНК, липиды и множество других молекул, выполняющих биологические функции.

{Dunker2001} AK Dunker et al. Intrinsically disordered protein // J Mol Graph Model. 19 (1), 26-59 (2001). PMID 11381529 Cited by 1848

{Dunker2001b} A. Keith Dunker, and Zoran Obradovic. The protein trinity—linking function and disorder // Nature biotechnology 19 (9), 805-806 (2001). doi 10.1038/nbt0901-805 Cited by 502

{Uversky2002} Vladimir N. Uversky. Natively unfolded proteins: a point where biology waits for physics // Protein science 11 (4), 739-756 (2002). DOI 10.1110/ps.4210102 Cited by 1433 Аннотация. Сделан анализ экспериментального материала, накопленного в литературе по конформационному поведению внутренне неструктурированных (изначально развернутых) белков. Результаты этого анализа показали, что эти белки не обладают равномерными структурными свойствами, как можно ожидать для членов единого термодинамического семейства. Скорее всего, эти белки могут быть разделены на две структурно различные группы: истинные клубки и предрасплавленные глобулы. Белки из первой группы имеют гидродинамические размеры, характерные для случайных клубков в плохом растворителе и не обладают какой-либо (или почти любой) определённой вторичной структурой. Белки из второй группы, по существу, более компактные, обнаруживают некоторое количество остаточных вторичных структур, хотя они менее плотные, чем исходные или расплавленной глобулы белков. Важной особенностью внутренне неструктурированных белков является то, что они претерпевают переход порядок-беспорядок во время или перед выполнением их биологической функции. В связи с этим обсуждается модель "Белкового Квартета", с функцией, вытекающих из четырех конкретных конформаций (упорядоченные формы, расплавленные глобулы, предрасплавленные глобулы и случайных клубков) и переходов между любыми двумя состояниями.

{Toretsky2014} J A Toretsky & P E Wright. Assemblages - Functional units formed by cellular phase separation // JCB, 206 (5), 579-588 (2014). DOI 10.1083/jcb.201404124 Cited by 57

{Uversky2017} Vladimir N. Uversky. Intrinsically disordered proteins in overcrowded milieu: Membrane-less organelles, phase separation, and intrinsic disorder // Current Opinion in Structural Biology 44, 18-30 (2017). doi 10.1016/j.sbi.2016.10.015

{Uversky2017b} Vladimir N. Uversky. How to Predict Disorder in a Protein of Interest // Prediction of Protein Secondary Structure (2017), 137-158. doi 10.1007/978-1-4939-6406-2_11 Аннотация. Доступные в настоящее время вычислительные инструменты, которые много, обеспечивают исследователю множество вариантов для прогнозирования внутреннего беспорядка у белка, представляющего интерес, и для обнаружения по меньшей мере, некоторые из его беспорядков, связанных с основными функциями. В этой главе дается весьма субъективный обзор того, как не потеряться в «темном лесу» доступных инструментов для анализа внутреннего беспорядка. Но он никоим образом не дает уникального пути через этот лес, а просто представляет некоторые из инструментов, которые автор использует в своих повседневных исследованиях.

Peter Belobrov 01 Dec 2016 14:14
© International Open Laboratory for Advanced Science and Technology — MOLPIT, 2009–2021