![Page 1: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/1.jpg)
Скоблов Михаил Юрьевич
Молекулярная биология
Лекция 6. Функции белков
![Page 2: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/2.jpg)
Часть 1. Чем определяется функция белка
![Page 3: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/3.jpg)
Структурная протеомика
Кристиан Бемер Анфинсен
• В 1972г. совместно с С. Муром и У. Стайном присуждена Нобелевская премия по химии за работу по «установлению связи между аминокислотной последовательностью рибонуклеазы А и ее биологически активной конформацией»
• Основоположник теории фолдинга белка – «аминокислотная последовательность уникальным образом определяет трёхмерное строение белковой молекулы»
![Page 4: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/4.jpg)
Структурная протеомика
Общемировая цель структурной протеомики – получение как можно большего числа трёхмерных структур белков.
Информация получаемая при секвенировании организмов растет с каждым днём Количество выявляемых генов и кодируемых ими белков соответственно
База данных Gene - Всего организмов - 10’069; Всего генов - 11’468’785
Неописанных не зарегистрированных генов – миллиарды…
Что делать?
![Page 5: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/5.jpg)
Структурная протеомика
функцию, структуру и многие другие свойства белка/ДНК определяет последовательность
родственные белки имеют похожие свойства
молекулы, похожие по последовательности, похожи и по свойствам
свойства можно предсказать, анализируя изученные последовательности, похожие на
данную
![Page 6: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/6.jpg)
Гомологичные белки
![Page 7: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/7.jpg)
Гомологичные белки
Гомологичные последовательности – последовательности, имеющие общее происхождение (общего предка)
Признаки гомологичности белков
• сходная 3D-структура
• в той или иной степени похожая аминокислотная последовательность
• аналогичная функция
• разные другие соображения…
![Page 8: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/8.jpg)
Гомологичные белки
Ортологи — последовательности, возникшие из
одного общего предшественника в процессе видообразования. Ортологи, как правило, имеют одну и ту
же функцию
Паралоги — последовательности, возникшие из
одного общего предшественника в результате дупликации одного гена в одном организме. Паралоги, как правило, имеют разные функции.
![Page 9: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/9.jpg)
Гомологичные белки
Рассчитано, что, если задаться оптимальной стратегией выбора «мишеней» для экспериментального определения структуры (такой, чтобы в результате для >90% практически значимых белков был доступен хотя бы один гомолог с уровнем идентичности аминокислотной последовательности >30%), потребуется всего около 16000 структурных экспериментов
![Page 10: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/10.jpg)
Программа по структурным исследованиям белков
PSI - Protein Structure Initiative
Этапы Общее число
Выбрано 154 143
Клонировано 106 932
Выделено 26 868
Структуры в PDB 5 321
Неудачи 27 841
Автоматическая система для кристаллизации белков:
Диапазон температур – от 4С до 20С Срок кристализации - 28 дней Варианты буферов - 96 штук
![Page 11: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/11.jpg)
Одна последовательность — больше одной структуры
• Более 15% эукариотических белков не имеют чётко заданной структуры — они либо слабо упорядочены, либо содержат довольно большие неупорядоченные области
• Классификация слабо упорядоченных белков показала, что они принимают участие во многих регуляторных процессах, связанных с транскрипцией и передачей сигналов.
![Page 12: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/12.jpg)
Одна последовательность — больше одной структуры
Лимфотактин — небольшой белок семейства хемокинов, стимулирующий хемотаксис Т-лимфоцитов
Физиологическая форма лимфотактина образуется двумя примерно равновероятными, но при этом совершенно структурно отличными конформациями, динамически переходящими одна в другую
Структура Ltn10 состоит из трёхлопастного β-листа и C-концевой α-спирали, мономер.
Структура Ltn40 образована четырёхлопастным β-листом и функционирует в виде димера (один показан серым, другой — синим)
![Page 13: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/13.jpg)
Одна последовательность — больше одной структуры
• Хоризматмутаза (mMjCM) —фермент катализирующий превращение хоризмовой кислоты (важного метаболита растений и микроорганизмов) в префеновою кислоту.
• Отсутствует третичная структура, находится в состоянии «расплавленной глобулы»
• В несвязанном с лигандом состоянии определить структуру mMjCM не удаётся из-за высокой подвижности, но с молекулой переходного состояния реакции (которая не расщепляется) удалось изучить её структуру.
• Стабилизация неупорядоченной белковой цепи при взаимодействии со специфической мишенью или лигандом — фолдинг, происходящий одновременно со связыванием с другой молекулой
![Page 14: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/14.jpg)
Одна последовательность — больше одной структуры
Прионы - белки, обладающие аномальной трёхмерной структурой, способные катализировать структурное превращение гомологичного им нормального клеточного белка в себе подобный (прионный), присоединяясь к белку-мишени и изменяя его конформацию.
• Прионы - образовано от английского «proteinaceous infectious particles».
• Вызывают тяжёлые заболевания центральной нервной системы у человека и ряда высших животных
• Прионное состояние белка характеризуется переходом α-спиралей белка в β-слои
• Единственные известные инфекционные агенты, размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот.
![Page 15: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/15.jpg)
Часть 2. Функции белков
![Page 16: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/16.jpg)
Доменная структура белков
• Структура определяет функцию белка
• Домен – независимая глобулярная единица в белке, обладающая активностью
• На сегодняшний день зарегистрировано 173536 доменов
• Белки – можно утрированно представить в виде некого набора доменов, комбинация которых определяет их функцию.
![Page 17: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/17.jpg)
Результаты 2 контрольной
Подоляк Е 7 9 Блинов Роман 5 8 Конина Д 8 8
Соловьева Полина 6 8
Герои
Слабое звено
Бальков А 3111 3 3 Дубинина Дарья 3113 - 3
Иджилова 3114 3 2
17 отсутствовало Средний бал 5,1 5,4
![Page 18: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/18.jpg)
Функции белков
Белки являются самым функционально разнообразным классом биологических молекул
• Структурная • Регуляторная • Транспортная • Защитная • Каталитическая • Сигнальная • Рецепторная • Резервная
![Page 19: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/19.jpg)
PANTHER Classification System homepage. Retrieved May 25, 2011
Функции белков
Белки человека
• У человека известна функция примерно для половины генов
• Каждый год примерно для 100 генов открывают функцию
![Page 20: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/20.jpg)
Функции белков • Выявлено 860 РНК-
связывающих белков • Для 315 из них в первые было
показано что они могут связываться с РНК
Insights into RNA biology from an atlas of mammalian mRNA-binding proteins. Castello A, Fischer B, Eichelbaum K, Horos R, Beckmann BM, Strein C, Davey NE, Humphreys DT, Preiss T, Steinmetz LM, Krijgsveld J, Hentze MW. Cell. 2012 Jun 8;149(6):1393-406.
![Page 21: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/21.jpg)
Структурные белки
• Белки, выполняющие структурную (опорную) функцию, занимают по количеству первое место среди других белков тела человека.
• Среди них важнейшую роль играют фибриллярные белки, в частности коллаген в соединительной ткани, кератин в волосах, ногтях, коже, эластин в сосудистой стенке и др.
• Большое значение имеют комплексы белков с углеводами в формировании ряда секретов: мукоидов, муцина и т.д. В комплексе с липидами (в частности, с фосфолипидами) белки участвуют в образовании биомембран клеток.
![Page 22: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/22.jpg)
Структурные белки
• Коллагены — семейство белков, в теле человека составляют до 25 — 30 % общей массы всех белков. Кроме структурной функции коллаген выполняет также механическую, защитную, питательную и репаративную функции.
• Молекула коллагена представляет собой правозакрученную спираль из трёх α-цепей.
• Всего у человека имеется 28 типов коллагена. Все они сходны по структуре.
![Page 23: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/23.jpg)
Структурные белки
• Помимо коллагена внеклеточный матрикс содержит белок эластин, способный довольно в широких пределах растягиваться и возвращаться в исходное состояние.
• Эластин широко распространён в соединительной ткани, особенно в коже, легких и кровеносных сосудах.
• Общими характеристиками для эластина и коллагена являются большое содержание глицина и пролина. В эластине значительно больше валина и аланина и меньше глутаминовой кислоты и аргинина, чем в коллагене.
• Эластин нерастворим в водных растворах (как и коллаген), в растворах солей, кислот и щелочей даже при нагревании.
• В эластине большое количество аминокислотных остатков с неполярными боковыми группами, что, по-видимому, обусловливает высокую эластичность его волокон.
![Page 24: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/24.jpg)
Структурные белки
• Кератины — семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину.
• В основном из кератина состоят мертвые клетки ороговевающего эпителия и их производные (волосы млекопитющих, рога, копыта, когти, перья птиц, чешуя рептилий и др.).
• В живых клетках эпителиальных тканей кератины образуют промежуточные филаменты.
• Кератины разделяются на две группы: α-кератины и β-кератины.
• Характерной особенностью кератинов является их полная нерастворимость в воде при pH 7,0.
• Отличаются от других фибриллярных структурных белков (например, коллагена) в первую очередь повышенным содержанием остатков цистеина.
• Первичная структура полипептидных цепей a-кератинов не имеет периодичности.
![Page 25: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/25.jpg)
Структурные белки • Актин —филаментозный белок, из его мономеров при полимеризации образуются тонкие филаменты мышц и микрофиламенты немышечных клеток.
• Миозин входит в состав постоянных структур в скелетных и сердечной мышцах, образуя толстые филаменты.
Двигательные, сократительные белки
![Page 26: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/26.jpg)
Ферменты Ферменты, или энзимы (от лат. fermentum, греч. ζύμη, ἔνζυμον — закваска) —белки илиих комплексы, катализирующие химические реакции в живых системах Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а получающиеся вещества — продуктами.
Классификация ферментов
1. Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа. 2. Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую.
Пример: киназы, переносящие фосфатную группу. 3. Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза. 4. Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с
образованием двойной связи в одном из продуктов. Пример: лактат алдолаза, ванилин синтаза
5. Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
Пример: хорисмат мутаза, лизолецитин ацилмутаза 6. Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за
счёт гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза.
![Page 27: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/27.jpg)
Ферменты
• На октябрь 2014 года зарегистрировано 6547 типов ферментов, классифицирующихся по 6 основным классам
• Энзимология - раздел биохимии, изучающий ферменты и катализируемые ими реакции
![Page 28: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/28.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ внутри клетки
Перенос веществ по организму
Перенос веществ через клеточную мембрану
![Page 29: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/29.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ через клеточную мембрану
• Ионные каналы — порообразующие белки (одиночные либо целые комплексы), поддерживающие разность потенциалов, которая существует между внешней и внутренней сторонами клеточной мембраны
• Через ионные каналы проходят ионы Na+ (натрия), K+ (калия), Cl− (хлора) и Ca++ (кальция).
![Page 30: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/30.jpg)
Транспортные белки
Ионные каналы
Потенциал-зависимые ионные каналы
Лиганд-зависимые ионные каналы
открываются и закрываются в ответ на изменение мембранного потенциала
активируются медиатором, который связываясь с их наружными рецепторными
участками, меняет их конформацию
Неуправляемые (независимые) ионные
каналы
пассивный транспорт за счёт диффузии
![Page 31: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/31.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ внутри клетки
• Ядерныe поры — транспортные каналы, пронизывающие двухслойную ядерную оболочку
• Представляют собой многофункциональные регулируемые структуры, организованные приблизительно 30 белками — нуклеопоринами
• Осуществляют как пассивный транспорт, так и активный
![Page 32: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/32.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ внутри клетки
NLS (от англ., Nuclear Localization Signal)
Классический NLS K-K/R-X-K/R
Неклассический NLS PY-NLSs
![Page 33: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/33.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ по организму
Гемоглобин
![Page 34: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/34.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ по организму
Альбумины - простые растворимые в воде белки, с небольшим молекулярным весом около 65000.
• Наиболее известный вид альбумина — сывороточный альбумин, содержащийся в сыворотке
• Альбумин является самой большой фракцией белков плазмы крови человека - 55 - 65 процентов
• Осуществляет транспорт жирных кислот, гормонов, лекарств, неорганических ионов
![Page 35: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/35.jpg)
Транспортные белки
Перенос веществ по организму
• Глобулин составляет около 40 процентов всех белков сыворотки крови человека.
• Глобулины делятся на: • Alpha 1 globulins • Alpha 2 globulins • Beta globulins • Gamma globulins (одна из групп «gamma globulin»
является иммуноглобулинами, антителами
![Page 36: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/36.jpg)
Клеточные рецепторы
Клеточные рецепторы - белковые молекулы находящиеся на поверхности мембраны клеток и служащие для восприятия и преобразования различных сигналов, поступающих в клетку, как от окружающей среды, так и от других клеток.
Регуляторная, сигнальная функция
![Page 37: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/37.jpg)
Клеточные рецепторы
• Лауреатами Нобелевской премии за 2012 год по химии стали два американских ученых — Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка за изучение серпентинов — клеточные рецепторы (GPCR-рецепторы), и их взаимодействие с G-белком.
• Данные рецепторы являются посредниками в передаче сигналов между клетками организма: они отвечают за обоняние, вкус и чувствительность к свету.
• У человека насчитано несколько сотен генов, кодирующих GPCR-рецепторы.
![Page 38: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/38.jpg)
Гормоны
• Слово «гормоны» произошло от др.-греч. ὁρμάω — возбуждаю, побуждаю
• Представляют собой биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на обмен веществ и физиологические функции.
• Гормоны служат гуморальными (переносимыми с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.
• Ряд гормонов представлен белками или полипептидами, например гормоны гипофиза, поджелудочной железы и др.
• Некоторые гормоны являются производными аминокислот.
Регуляторная, сигнальная функция
![Page 39: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/39.jpg)
Гормоны
Инсулин
Инсулин увеличивает проницаемость плазматических мембран для глюкозы, активирует ключевые ферменты гликолиза, стимулирует образование в печени и мышцах из глюкозы гликогена, усиливает синтез жиров и белков.
![Page 40: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/40.jpg)
Гормоны
Глюкагон
• Глюкагон связывается со специфическими глюкагоновыми рецепторами клеток печени, активируя наработку глюкозы из гликогена
• Глюкоза поступает в кровь, увеличивая секрецию инсулина
![Page 41: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/41.jpg)
Защитные
Иммунная система, антитела
Антитела (иммуноглобулины, ИГ, Ig) — это особый класс гликопротеинов, присутствующих на поверхности В-клеток лимфоцитов в виде мембраносвязанных рецепторов и в сыворотке крови и тканевой жидкости в виде растворимых молекул
Иммунология….
![Page 42: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/42.jpg)
Резервные белки
Питательная (резервная) функция
• Эту функцию выполняют резервные белки, являющиеся источниками питания для плода, например белки яйца (овальбумины).
• Основной белок молока (казеин) также выполняет главным образом питательную функцию.
• Ряд других белков используется в организме в качестве источника аминокислот, которые в свою очередь являются предшественниками биологически активных веществ, регулирующих процессы метаболизма.
• При длительном голодании у животных начинают использоваться белки мышц, лимфоидных органов, эпителиальных тканий, печени
![Page 43: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/43.jpg)
Часть 3. Дизайн белков с заданными функциями
![Page 44: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/44.jpg)
Дизайн белков
Первичная структура
Третичная структура
предсказание
Плохо….
Первичная структура
Третичная структура
дизайнирование
Хорошо!
![Page 45: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/45.jpg)
Дизайн белков
Три технологии редактирования генома
![Page 46: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/46.jpg)
Дизайн белков содержащих цинковые пальцы
![Page 47: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/47.jpg)
Технология ZNFs – zinc finger nucleases
![Page 48: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/48.jpg)
Дизайн TALEN белков TALEN - Transcription activator-like effector nucleases – искусственные ферменты рестрикции образованные слиянием «TAL effector DNA binding domain» с «DNA cleavage domain» TAL effectors - белки выделенные из Xanthomonas bacteria.
![Page 49: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/49.jpg)
Технология CRISPR – Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats
![Page 50: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/50.jpg)
Рекомбинационная репарация двунитевых разрывов: NHEJ и HR
![Page 51: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/51.jpg)
Лилу, сверхсущество 200 тысяч хромосом
![Page 52: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/52.jpg)
Yang L, Guell M, Byrne S, Yang JL, De Los Angeles A, Mali P, Aach J, Kim-Kiselak C, Briggs AW, Rios X, Huang PY, Daley G, Church G. Optimization of scarless human stem cell genome editing. Nucleic Acids Res. 2013 Oct;41(19):9049-61.
TALEN vs Cas9-gRNA
TALEN Cas9-gRNA
NHEJ 0,4% 3%
HDR 0,6% 1%
NHEJ
HDR
![Page 53: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/53.jpg)
Montague TG, Cruz JM, Gagnon JA, Church GM, Valen E. CHOPCHOP: a CRISPR/Cas9 and TALEN web tool for genome editing. Nucleic Acids Res. 2014 Jul;42. Epub 2014 May 26.
![Page 54: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/54.jpg)
Yang L, Guell M, Byrne S, Yang JL, De Los Angeles A, Mali P, Aach J, Kim-Kiselak C, Briggs AW, Rios X, Huang PY, Daley G, Church G. Optimization of scarless human stem cell genome editing. Nucleic Acids Res. 2013 Oct;41(19):9049-61.
TALEN vs Cas9-gRNA
Мишень: 15 различных участков в гене CCR5 Объект: hiPSC
Делеция CCR5-Δ32 приводит к невозможности присоединения вируса ВИЧ к Т-клетке
![Page 55: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/55.jpg)
Использование технологий редактирования генома
![Page 56: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/56.jpg)
Hütter G1, Nowak D, Mossner M, Ganepola S, Müssig A, Allers K, Schneider T, Hofmann J, Kücherer C, Blau O, Blau IW, Hofmann WK, Thiel E. Long-term control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 stem-cell transplantation. N Engl J Med. 2009 Feb 12;360(7):692-8.
• We transplanted stem cells from a donor who was homozygous for CCR5 delta32 in a patient with acute myeloid leukemia and HIV-1 infection.
• The patient remained without viral rebound 20 months after transplantation and discontinuation of antiretroviral therapy.
• This outcome demonstrates the critical role CCR5 plays in maintaining HIV-1 infection.
Аллогенная трансплантация как вариант лечения HIV инфекции
![Page 57: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/57.jpg)
Ye L, Wang J, Beyer AI, Teque F, Cradick TJ, Qi Z, Chang JC, Bao G, Muench MO, Yu J, Levy JA, Kan YW. Seamless modification of wild-type induced pluripotent stem cells to the natural CCR5Δ32 mutation confers resistance to HIV infection. Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Jul 1;111(26):9591-6.
Редактирование генома для лечения HIV1
![Page 58: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/58.jpg)
Ye L, Wang J, Beyer AI, Teque F, Cradick TJ, Qi Z, Chang JC, Bao G, Muench MO, Yu J, Levy JA, Kan YW. Seamless modification of wild-type induced pluripotent stem cells to the natural CCR5Δ32 mutation confers resistance to HIV infection. Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Jul 1;111(26):9591-6.
Редактирование генома для лечения HIV1
• We differentiated these modified iPSCs into monocytes/macrophages and demonstrated their resistance to HIV-1 challenge.
![Page 59: Лекция 6 Функции белков - MIPT. Protein function.pdfЛекция 6. Функции белков ... Прионы - белки, обладающие аномальной](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022081612/5f83c79635b6f671f7319b3f/html5/thumbnails/59.jpg)
Xie F, Ye L, Chang JC, Beyer AI, Wang J, Muench MO, Kan YW. 2014. Seamless gene correction of betta-thalassemia mutations in patient-specific iPSCs using CRISPR/Cas9 and piggyBac. Genome Res doi:10.1101/gr.173427.114