Структура и функция аминокислот с полярным (заряженным положительно) радикалом

1. Структура и функция аминокислот с полярным (заряженным положительно) радикалом. Роль радикалов гистидина в гемоглобине и

СТРУКТУРА И ФУНКЦИЯ АМИНОКИСЛОТ С ПОЛЯРНЫМ
(ЗАРЯЖЕННЫМ ПОЛОЖИТЕЛЬНО) РАДИКАЛОМ. РОЛЬ
РАДИКАЛОВ ГИСТИДИНА В ГЕМОГЛОБИНЕ И ФЕРМЕНТАХ.
РОЛЬ РАДИКАЛОВ ЛИЗИНА В СТРУКТУРАХ КОЛЛАГЕНА И
ЭЛАСТИНА. ГИСТОНЫ.

2. Аминокислоты с полярными положительно заряженными радикалами

АМИНОКИСЛОТЫ С ПОЛЯРНЫМИ
ПОЛОЖИТЕЛЬНО ЗАРЯЖЕННЫМИ
РАДИКАЛАМИ
Дополнительную положительно заряженную группу в радикале имеют
лизин и аргинин. У лизина вторая аминогруппа, способная присоединять
Н+, располагается в ε-положении алифатической цепи, а у аргинина
положительный заряд приобретает гуанидиновая группа. Кроме того,
гистидин содержит слабо ионизированную имидазольную группу, поэтому
при физиологических колебаниях значений рН (от 6,9 до 7,4) гистидин
заряжен либо нейтрально, либо положительно. При увеличении количества
протонов в среде имидазольная группа гистидина способна присоединять
протон, приобретая положительный заряд, а при увеличении концентрации
гидроксильных групп - отдавать протон, теряя положительный заряд
радикала. Положительно заряженные радикалы - катионы.

3. Гистидин

ГИСТИДИН
Гистидин – аминокислота, которая нужна организму в период роста, при стрессе и в
периоды восстановления после болезней и травм. Он использует эту аминокислоту
для выработки гистамина, уменьшающего чувствительность к аллергенам (тем не
менее организм не может вырабатывать весь необходимый гистамин). Аминокислота
также способствует усвоению некоторых минералов, таких, как цинк, и препятствует
усвоению меди.
Поглощает ультрафиолетовые лучи.
Важен для производства красных и белых кровяных телец, применяется для лечения
анемии.
Применяется для лечения аллергических заболеваний, ревматоидных артритов и язв
желудка и кишечника.
Недостаток и избыток гистидина.
Исследователи указывают на зависимость между недостатком гистидина в организме
и симптомами фибромиалгии (болей или воспаления в мышцах).
Избыток гистина может способствовать возникновению дефицита меди в организме.

4.

Остаток гистидина входит в состав активных центров
множества ферментов. Гистидин является предшественником
в биосинтезе гистамина. Одна из незаменимых аминокислот,
способствует росту и восстановлению тканей. В большом
количестве содержится в гемоглобине; используется при
лечении ревматоидных артритов, язв и анемии. Недостаток
гистидина может вызвать ослабление слуха.
Содержание в продуктах
Гистидином богаты такие продукты как тунец, лосось, свиная
вырезка, говяжье филе, куриные грудки, соевые бобы, арахис,
чечевица. Кроме того, гистидин включается в состав
многих витаминных комплексов и некоторых иных
медикаментов.

5.

Гем соединяется с белковой субъединицей,
во-первых, через
связью железа,
остаток
гистидина
координационной
во-вторых, через гидрофобные связи пиррольных колец и
гидрофобных аминокислот.
Гем располагается как бы "в кармане" своей цепи и
формируется гемсодержащий протомер.

6. Роль гистидина Е7 в функционировании миоглобина и гемоглобина

РОЛЬ ГИСТИДИНА Е7 В
ФУНКЦИОНИРОВАНИИ
МИОГЛОБИНА
И
ГЕМОГЛОБИНА
Гем имеет высокое сродство к оксиду углерода (СО). В водной среде свободный от белковой
части гем связывается с СО в 25 000 раз сильнее, чем О2. Высокая степень сродства гема к СО
по сравнению с О2 объясняется разным пространственным расположением комплексов
Fe2+ гема с СО и О2.
В комплексе Fe2+ гема с СО атомы Fe2+, углерода и кислорода расположены на одной прямой,
а в комплексе Fe2+ гема с О2 атомы железа и кислорода расположены под углом, что отражает
их оптимальное пространственное расположение.
В миоглобине и гемоглобине над Fe2+ в области присоединения О2 расположен Гис Е7,
нарушающий оптимальное расположение СО в центре связывания белков и ослабляющий его
взаимодействие с гемом. Напротив, тот же Гис Е7 создаёт оптимальные условия для
связывания О2. В результате сродство гема к СО в белках всего в 200 раз превышает его
сродство к О2.
Снижение сродства гемсодержащих белков к СО имеет важное биологическое значение. СО
образуется в небольших количествах при катаболизме некоторых веществ, в частности гема.
Этот эндогенно образующийся СО блокирует около 1% гемсодержащих белков. Если бы
сродство тема к СО не уменьшалось под влиянием белкового окружения, эндогенный оксид
углерода мог бы вызывать серьёзные отравления.

7. Лизин

ЛИЗИН
- Лизин часто применяется как средство для профилактики и лечения герпеса
(эта аминокислота оказывает действие, противоположное действию другой
аминокислоты – аргинина, который активизирует и обостряет симптомы
герпеса). Его нехватка может замедлить синтез протеина в мышцах и
соединительной ткани.
Лизин и витамин С вместе образуют L–карнитин – вещество, которое помогает
мышцам более эффективно использовать кислород, повышая их выносливость.
Способствует росту костей, помогает вырабатывать коллаген – волокнистый
протеин, входящий в состав костей, хрящей и других соединительных тканей.
Вместе с чесноком, витамином С и ниацином лизин может понизить уровень
холестерина. Известен позитивный эффект лизина как средства,
предотвращающего заболевания зубов.

8.

Эластин у млекопитающих кодируется геном ELM и синтезируется
фибробластами. Синтез эластина начинается в фибробластах с
образования предшественника эластина — белка тропоэластина.
Тропоэластин является растворимым мономером, гидрофильные
участки которого обогащены остатками лизина. В межклеточном
матриксе при участии медьзависимой лизилоксидазы остатки лизина
окисляются до аллизина, которые формируют поперечные сшивки,
стабилизирующие молекулу эластина. В результате других
посттрансляционных модификаций остатков лизина в составе молекул
эластина также появляются нетипичные аминокислоты десмозин и
изодесмозин, способные входить в состав нескольких пептидных цепей
одновременно. За счет этого эластиновые нити объединяются в сетку
прочными ковалентными связями.

9.

Гистоны — обширный класс ядерных белков, выполняющих две основные функции: они
участвуют в упаковке нитей ДНК в ядре и в эпигенетической регуляции таких ядерных
процессов, как транскрипция, репликация и репарация. Существует пять различных
типов гистонов H1/Н5, H2A, H2B, H3, H4. Гистоны H2A, H2B, H3, H4, называемых
кóровыми гистонами (от англ. core — сердцевина), формируют нуклеосому,
представляющую собой белковую глобулу, вокруг которой накручена нить ДНК. Гистон
H1/H5, называемый линкерным гистоном (от англ. link — связь), связывается с внешней
стороной нуклеосомы, фиксируя на ней нить ДНК. В хроматине гистоны составляют 2540 % сухого веса. Благодаря высокому содержанию лизина и аргинина гистоны
проявляют сильно оснóвные свойства. Гистоны непосредственно контактируют с ДНК и
способны нейтрализовать отрицательный заряд фосфатных групп ДНК за счёт
положительных зарядов аминокислотных остатков. Последовательность аминокислот в
этих белках является консервативной и практически не различается в организмах
различных таксонов. Гистоны присутствуют в ядрах эукариотических клеток; у бактерий
гистонов нет, но они выявлены у архей группы Euryarchaea.
Гистоны обнаружены в 1884 году немецким биохимиком Альбрехтом Косселем.

10. Модификации и варианты гистонов

МОДИФИКАЦИИ И ВАРИАНТЫ ГИСТОНОВ
Гистоны имеют подвижный N-концевой фрагмент («хвост») из 20 аминокислот, который
выступает из нуклеосом и важен для поддержания структуры хроматина и контроля за
генной экспрессией. Так, например, некоторые модификации гистонов (фосфорилирование
и ацетилирование), как известно, локализованы преимущественно на участках хроматина с
активными генами.
Детали механизма регуляции до конца не выяснены. Каждый тип гистонов, кроме гистона
H4, представляет собой группу, состоящую из канонических гистонов и гистоновых
вариантов.
Роль гистоновых вариантов состоит в том, чтобы сохраняя нуклеосомную укладку
хроматина, увеличивать или уменьшать её устойчивость, создавать особый контекст в
каждом конкретном участке хроматина и тем самым управлять процессами транскрипции,
репликации и репарации.