Bu maqola ayni damda faol tahrirlanyapti. Iltimos, mazkur ogohlantirish xabari sahifadan olib tashlanmagunga qadar sahifaga oʻzgartirishlar kiritmay turing. Aks holda, tahrirlar toʻqnashuvi yuz berishi mumkin.
Bu sahifa oxirgi marta 20:34, 3-May 2024 (UTC) (0 soniya avval) da tahrir qilingan.
protein model mosaic.
Oqsillar, proteinlar — molekulalari aminokislotalar qoldigʻidan tuzilgan (bir-biri bilan, asosan, amin va karboksil guruxlari orqali birikkan) moddalar. Suvda va tuzli eritmalarda eruvchanligiga koʻra, proteinlarga tegishli oqsillar 7 ga boʻlinadi: albulinlar, globulinlar, glutaminlar, gistonlar, prolaminlar, protaminlar, skleroproteinlar. Pepsin, tripsin, ximotripsin, papain kabi proteolitik fermentlar ham proteinlarga taalluqli. Proteinlar termini, koʻpincha, oqsillar sinonimi sifatida qoʻllanadi.[1] Hamma tirik mavjudotlar tarkibiga kiradigan murakkab, azot tutuvchi organik moddalar hosoblanadi. Oqsil hayot faoliyatida muhim ahamiyatga ega. Hujayra tarkibida bir necha ming xil oqsil mavjud boʻlib, ularning har biri maʼlum bir vazifani bajaradi. Shuning uchun ular proteinlar (yun. protos — birinchi, eng muhim) deb ataladi. Oqsil hujayra quruq vaznining 3/4 qismini tashkil etadi. Maʼlumki, hamma organizmlarning oqsillari, ularning har xil biologik faolligidan katʼi nazar, bir xil 20 ta standart aminokislotadan tashkil topgan boʻlib, bu kislotalar alohida hech qanday biologik faollikka ega emas. Oqsilning birbiridan kimyoviy farqi, ulardagi aminokislotalarning ketma-ketligiga bogʻliq. Aminokislotalar oqsil tuzilmasining alifbosi boʻlib, ularni turli tartibda biriktirib, cheksiz sondagi ketma-ketliklarni, yaʼni cheksiz miqdordagi har xil oqsillarni olish mumkin. Mas, har bir tur organizmda bir necha ming xil Oqsil. mavjud boʻlib, ular turlarining soni 10 mln. atrofida. Matematik izlanishlar shuni koʻrsatadiki, 20 ta aminokislotadan hosil boʻlishi mumkin boʻlgan Oqsil. izomerlarining ogʻirligi Yer shari ogʻirligidan ogʻirroq boʻlar ekan.
Oqsillar makromolekulalar boʻlib, ularning mol. Majmuasi bir necha mingdan bir necha mlnga teng. Oqsillar molekulasining qurilish ashyosi sifatida aminokislotalar xizmat qiladi. Aaminokislotaning bir uglerod atomiga (a-uglerod atomi) aminoguruh va karboksil guruh birikadi. Oqsillarda 20 turdagi aminokislota uchraydi, ular bir-biridan R-guruhi bilan farq qiladi, u gidrofil yoki gidrofob, asosli, kislotali yoki neytral boʻlishi mumkin.
Oqsillardagi aminokislotalar bir-biri bilan peptid bogʻlari, yaʼni amina bogʻlari bilan birikkan, bu bogʻ bir aminokislota a-karboksil qoldigʻining ikkinchi aminokislota a-aminoguruxli qoldigʻi bilan bogʻlanishi hisobiga hosil boʻladi. Shu koʻrinishda tuzilgan polimerlar peptidlar deb ataladi, di-, tri-, tetra- va boshqalar deb nomlangan old qoʻshimchalar, molekula tarkibidagi aminokislota qoldiklari soniga bogʻliq, masalan dipeptidda 2 ta qoldiq, tripeptidda — uchta qoldiq va boshqa uncha katta boʻlmagan aminopeptidlardan farqli oʻlaroq, polipeptidlar 20 yoki undan ortiq (oqsil tabiatiga koʻra, taxminan 50 tadan 2500 tagacha) aminokislota qoldiqlari tutadi. Oqsillar ketma-ket joylashgan aminokislota qoldiqlari, uzun zanjirni yoki oqsillarning birlamchi tuzilmasini tashkil etadi. Oʻz navbatida, oqsilning har xil joyida joylashgan aminokislota qoldiqlari tarkibidagi kimyoviy moddalar oʻzaro har xil boglar bilan bogʻlanishi natijasida oqsilning murakkab ikkilamchi, uchlamchi va toʻrtlamchi tuzilmalari hosil boʻladi. Yuqorituzilishdagi tuzilmalar fizik va kimyoviy omillar (yuqori harorat, kislota, ishqor va boshqalar) taʼsirida quyi tuzilishdagi shakllarga qaytadi (bu hodisa oqsil denaturatsiyasi deb ataladi), natijada ular oʻz biologik faolligini yoʻqotadi. Ammo ayrim hollarda tashqi taʼsir yoʻqotilsa oqsil. yuqori koʻrinishdagi shakllariga qaytadi.
Oqsil tuzilishi va vazifalari boʻyicha xilma-xil. Tuzilishiga koʻra, 2 katta guruhga boʻlish mumkin: globulyar va fibrillyar. Globulyar oqsillar asosan, sferik yoki ellips shaklida boʻlib, ular tarkibiga boshqa guruh moddalar ham qoʻshilgan (prostetik guruh). Masalan, gemoglobin globin va gemning qoʻshilmasidan hosil boʻlgan, shuning uchun uni yana gemoproteid deb ham atashadi. Lipid tutuvchi oqsil lipoproteidlar, uglevod tutuvchilar — glikoproteidlar, metall tutuvchilar — metall proteidlar deyiladi.
Fibrillyar oqsil — bir yoki bir necha polipeptid zanjirdan tashkil topgan moddalar hisoblanadi. Ular uzun ip koʻrinishida boʻladi. Biriktiruvchi toʻqima (aktin, miozin, kollagen), soch, teri (a-keratin) oqsillari bunga misol boʻla oladi. Fibrillyar oqsillar, asosan, qurilish ashyosi yoki himoya vazifasini bajaradi. Oqsillarning biologik vazifalari boʻyicha quyidagi tasnifi mavjud: fermentlar (tripsin, ribonukleaza), tashuvchi oqsillar (gemoglobin, zardob albumini, mioglobin), oziq-ovqat va zaxira Oqsillari (tuxum albumini, sutdagi kazein, ferritin), qisqaruvchi va harakat Oqsillari (aktin, miozin), tuzilma Oqsillari (kollagen, proteoglikanlar, kreatin), himoya Oqsillari (antitelolar, fibrinogen, trombin, ilon zahari, boʻgʻma qoʻzgʻatuvchisining toksini), nazorat qiluvchi oqsillar (insulin, kortikotropin, oʻsish gormoni) va boshqalar.
Oqsil ajratib olish ulardagi aminokislota qoldiklarini aniqlashda kimyo va molekulyar biologiya fanlarining usullaridan (dializ, gelfiltratsiya, elektroforez, xromatografiya, sekve-natsiya va boshqalar) foydalaniladi.
Oqsillar (oqsillar, polipeptidlar[2]) — yuqori molekulyar ogʻirlik organik moddalar, alfa aminokislotalar dan iborat, bir-biriga bogʻlangan zanjir peptid bogʻ. Tirik organizmlarda oqsillarning aminokislotalar tarkibi genetik kod bilan aniqlanadi, sintez jarayonida aksariyat hollarda 20 ta standart aminokislotalar[3]. Ularning koʻp kombinatsiyasi oqsil molekulalarining turli xil xususiyatlarini aniqlaydi. Bundan tashqari, oqsil tarkibidagi aminokislota qoldiqlari koʻpincha tarjimadan keyingi oʻzgarishlarga duch keladi, bu protein oʻz vazifasini bajara boshlagunga qadar ham, hujayradagi „ish“ paytida ham sodir boʻlishi mumkin. Koʻpincha tirik organizmlarda turli xil oqsillarning bir nechta molekulalari murakkab komplekslarni hosil qiladi, masalan, fotosintetik kompleks va boshqa komplekslar. Yuqori darajada tozalangan oqsillar past haroratlarda kristallar hosil qiladi, ular bu oqsillarning fazoviy tuzilmalarini oʻrganish uchun ishlatiladi. Tirik organizmlarning hujayralaridagi oqsillarning vazifalari funksiyalariga qaraganda ancha xilma-xildir boshqa biopolimerlar — polisaxaridlarlar va deoksiribonuklein kislotasi(DNK). Shunday qilib, oqsillar immunitet (biologiya)da asosiy rol oʻynaydi, ular transport funktsiyasini bajaradi (masalan, gemoglobin, qondagi gazlarni tashish va albumin, yogʻlarni tashish, saqlash (masalan, kazein sut). DNK polimeraza va RNK polimeraza matritsa reaktsiyalarida ishtirok etadi, strukturaviy (masalan, soch va tirnoqlar oqsildan keratin, kollagen va elastin birlashtiruvchi toʻqima biriktiruvchi toʻqimaning muhim tarkibiy qismidir tubulin mikrotubulalar hosil qiladi, retseptor hujayra signalizatsiya tizimlarida funktsiyasini bajaradi (masalan, oqsil rodopsin, zarur vizual retseptorlarning ishlashi va fotonlar yorugʻlik taʼsiriga javoban nerv impulsi shakllanishini taʼminlash uchun). Bundan tashqari, unchalik ahamiyatli boʻlmagan bir nechta funktsiyalarni ajratib koʻrsatish mumkin, masalan, energiya funktsiyasi charchaganlik bilan va zaharlarning funktsiyasi (zaharli oqsillar).
Proteinlar hayvonlar va odamlarga (asosiy manbalar: goʻsht, parranda goʻshti, baliq, sut, yongʻoq, dukkaklilar, don; ozroq: sabzavot, meva, rezavorlar va qoʻziqorinlar), chunki ularning tanasi barcha muhim aminokislotalarni sintez qila olmaydi va baʼzilari proteinli ovqatlardan kelib chiqishi kerak. hazm qilish jarayonida fermentlar isteʼmol qilingan oqsillarni aminokislotalarga parchalaydi, ular organizmning oʻz oqsillarini biosintezi uchun ishlatiladi yoki keyinchalik [[energiya] hosil qilish uchun parchalanadi.
Proteinning aminokislotalar ketma-ketligini — insulina — ketma-ketlik usuli bilan birinchi marta aniqlash uchun Fridrix Sanger Kimyo boʻyicha Nobel mukofoti bilan taqdirlandi.1958 yilda u.
Gemoglobina va miyoglobina oqsillarining dastlabki uch oʻlchamli tuzilmalari Rentgen nurlari diffraksiyasi bilan aniqlangan, Perutz Maks Ferdinand va Kendrew Jon Cowdery 1950-yillarning oxirida[4][5], buning uchun ular 1962 yilda kimyo boʻyicha Nobel mukofotini olishgan.
Antuan Fransua de Fourcroy, oqsillarni oʻrganish asoschisi
Protein birinchi marta Glyuten shaklida 1728-yilda italyan Jacopo Bartolomeo Beccari tomonidan bugʻdoy unidan olingan. Oqsillar XVIII asrda fransuz kimyogari Antuan de Furkroy va boshqa olimlarning faoliyati natijasida biologik molekulalarning alohida sinfi sifatida aniqlangan. bunda oqsillarning xossasi qayd etilgan koagulyatsiya (dispers sistema) oqsillarning denaturatsiyasi issiqlik yoki kislota taʼsirida. oʻsha paytda albumin („tuxum oqi“), fibrin (qon oqsili) va dondan bugʻdoy kleykovina kabi oqsillar oʻrganilgan.
19-asr boshlarida oqsillarning elementar tarkibi toʻgʻrisida baʼzi maʼlumotlar allaqachon olingan edi, maʼlumki, oqsillar gidrolizlanishi jarayonida aminokislotalar hosil boʻladi. Ushbu aminokislotalarning baʼzilari (masalan, glisin va leysin) allaqachon tavsiflangan. Gollandiyalik kimyogari Mulder Gerrit Yan oqsillarning kimyoviy tarkibi tahliliga asoslanib, deyarli barcha oqsillar oʻxshash empirik formulaga ega degan fikirni ilgari surdi. 1836-yilda Mulder oqsillarning kimyoviy tuzilishining birinchi modelini taklif qildi. Uglevodorod radikali nazariyasiga asoslanib, bir qancha takomillashtirishlardan soʻng u oqsilning minimal struktura birligi quyidagi tarkibga ega degan xulosaga keldi: C40H62< /sub>N10O12.
U bu birlikni „oqsil“ (Pr) (qadimgi yunoncha: protos - birinchi, asosiy dan), nazariyani esa — „oqsil nazariyasi“[6]. Mulderning gʻoyalariga koʻra, har bir oqsil bir necha oqsil birliklari, oltingugurt va fosfora dan iborat. Misol uchun, u fibrin formulasini 10PrSP sifatida yozishni taklif qildi. Mulder, shuningdek, oqsillarni yoʻq qilish mahsulotlarini — aminokislotalarni oʻrgandi va ulardan biri (leytsina) uchun kichik xatolik bilan molekulyar ogʻirlikni aniqladi — 131 atom massa birligi. Proteinlar haqidagi yangi maʼlumotlar toʻplanganligi sababli, oqsil nazariyasi tanqid qilina boshladi, ammo shunga qaramay, 1850-yillarning oxirigacha u hali ham umumiy qabul qilingan deb hisoblanardi.
19-asrning oxiriga kelib, oqsillarni tashkil etuvchi aminokislotalarning aksariyati oʻrganildi. 1880-yillarning oxirida rus olimi Danilevskiy Aleksandr Yakovlevichoqsil molekulasida peptid guruhlari (CO-NH) mavjudligini qayd etdi[7][8]. 1894-yilda nemis fiziologi Kossel Albrecht aminokislotalar oqsillarning asosiy tuzilish elementlari boʻlgan nazariyani ilgari surdi[9]. 20-asr boshlarida nemis kimyogari Fisher Hermann Emil oqsillar peptid bogʻlari bilan bogʻlangan aminokislotalar qoldiqlaridan iborat ekanligini tajriba yoʻli bilan isbotladi. Shuningdek, u oqsilning aminokislotalar ketma-ketligini birinchi tahlilini oʻtkazdi va proteoliz hodisasini tushuntirdi. Ammo oqsillarning organizmlardagi markaziy roli 1926 — yilda amerikalik kimyogar Sumner Jeyms Betcheller (keyinchalik kimyo boʻyicha Nobel mukofoti sovrindori) fermenti reaza ekanligini koʻrsatmaguniga qadar tan olinmagan oqsil[10].Sof oqsillarni ajratib olish qiyinligi ularni oʻrganishni qiyinlashtirdi. Shuning uchun birinchi tadqiqotlar katta miqdorda oson tozalanishi mumkin boʻlgan polipeptidlar, yaʼni qon oqsillari, tovuq tuxumlari, turli xil toksinlarlar, shuningdek, soʻyishdan keyin ajralib chiqadigan ovqat hazm qilish metabolik fermentlar yordamida amalga oshirildi. 1950-yillarning oxirida Armor Hot Dog kompaniyasi bir kilogramm sigir oshqozon osti bezi ribonukleaza A ni tozalashga muvaffaq boʻldi, bu koʻplab tadqiqotlar uchun eksperimental mavzuga aylandi.
Oqsillarning ikkilamchi tuzilishi aminokislotalar qoldiqlari oʻrtasida vodorod bogʻlari hosil boʻlishi natijasi degan fikrni 1933-yilda Uilyam Astberi ilgari surgan, lekin Pauling Linus Karl oqsillarning ikkilamchi tuzilishini muvaffaqiyatli bashorat qilgan birinchi olim hisoblanadi. Keyinchalik Valter Kauzman Linnerström-Lang Kay Ulrik asarlari asosida uchlamchi tuzilish oqsillari va bu jarayondagi roli gidrofobik oʻzaro taʼsirlar. 1940-yillarning oxiri va 1950-yillarning boshida Fridrick Sanger sequencing proteins usulini ishlab chiqdi va uning yordamida insulinning ikkita zanjirining aminokislotalar ketma-ketligini aniqladi. 1955 yil [11][12][13], oqsillar aminokislotalarning chiziqli polimerlari ekanligini va shoxlangan emasligini (masalan, ba'zi shakarlar zanjirlar, kolloidlar yoki siklollar ekanligini ko'rsatadi. Aminokislotalar ketma-ketligi Sovet/Rossiya olimlari tomonidan aniqlangan birinchi oqsil 1972-yil aspartat aminotransferaza[14][15]. Rentgen nurlari diffraktsiyasi orqali olingan oqsillarning birinchi fazoviy tuzilmalari 1950-yillarning oxiri va 1960-yillarning boshlarida maʼlum boʻlgan va tuzilmalar yadro magnit rezonansi yordamida kashf etilgan 1980- 2012-yillarda Protein maʼlumotlar banki taxminan 87 000 protein tuzilmasini oʻz ichiga olgan[16].XXI asrda oqsillarni oʻrganish sifat jihatidan yangi bosqichga koʻtarildi, bunda nafaqat alohida tozalangan oqsillar, balki bir vaqtning oʻzida miqdori va tajribadan keyingi modifikatsiyalar oʻrganiladi. Alohida hujayralar, toʻqimalar yoki butun organizmlarning koʻp miqdordagi oqsillari. Biokimyoning bu sohasi proteomika deb ataladi. Bioinformatika usullaridan foydalanib, nafaqat rentgen nurlanish tahlili maʼlumotlarini qayta ishlash, balki oqsilning aminokislotalar ketma-ketligi asosida tuzilishini bashorat qilish ham mumkin boʻldi. Hozirgi vaqtda krioelektron mikroskopiya yirik oqsil komplekslari va oqsillar domenlari fazoviy tuzilmalarini kompyuter dasturlari yordamida bashorat qilish atom aniqligiga yaqinlashmoqda[17].
Oqsilning hajmini aminokislotalar qoldiqlari sonida yoki atom massa birligi (dalton) molekulyar massa bilan oʻlchash mumkin, lekin molekula nisbatan katta boʻlganligi uchun uning massasi oqsil uning hosila birliklarida, kilodaltonlarda (kDa) ifodalanadi. Xamirturush oqsillari oʻrtacha 466 ta aminokislota qoldigʻidan iborat boʻlib, molekulyar ogʻirligi 53 kDa ni tashkil qiladi. Hozirda maʼlum boʻlgan eng yirik oqsil titin sarkomerlars mushaklarlarning tarkibiy qismidir; uning turli xil variantlari (izoformalari) molekulyar ogʻirligi 3000 dan 3700 kDa gacha boʻlgan oraliqda oʻzgarib turadi. Inson titinining soleus (lotincha: soleus) 38 138 ta aminokislotadan iborat[18].Oqsillarning molekulyar ogʻirligini aniqlash uchun oʻlchamni istisno qilish xromatografiyasi, poliakrilamid gel elektroforezi, mass-spektrometrik tahlil, choʻkish tahlili va boshqalar.
Amfoterlik
oqsillar amfoterlik xususiyatiga ega, yaʼni sharoitga qarab ular kislota va asosiy xossalarini namoyon qiladi. Proteinlar suvli eritmada ionlanishlanishga qodir boʻlgan bir necha turdagi kimyoviy guruhlarni oʻz ichiga oladi: karboksil guruhi kislotali aminokislotalarning yon zanjirlari aspartik kislota va glutamik kislotalar va asosiy aminokislotalarning yon zanjirlarining azot oʻz ichiga olgan guruhlari (birinchi navbatda e-aminokislotalarlizina va amidin qoldigʻi CNH(NH2) ) arginina, biroz kamroq darajada — imidazol qoldigʻi histidina. Har bir oqsil izoelektrik nuqta (ph) bilan tavsiflanadi — muhitning kislotaliligi vodorod indeksi (pH), bunda berilgan molekulalarning umumiy elektr zaryadi oqsil nolga teng va shunga mos ravishda ular elektr maydonida harakat qilmaydi (masalan, elektroforeze paytida). Izoelektrik nuqtada oqsilning hidratsiyasi va eruvchanligi minimaldir ph qiymati oqsildagi kislotali va asosli aminokislotalar qoldiqlarining nisbatiga bogʻliq: koʻp kislotali aminokislota qoldiqlari boʻlgan oqsillar uchun izoelektrik nuqtalar kislotali mintaqada yotadi (bunday oqsillar kislotali deb ataladi), koʻproq asosiy qoldiqlarni oʻz ichiga olgan oqsillar uchun, ishqoriy mintaqada (asosiy oqsillar). Berilgan oqsilning ph qiymati ion kuchi va u joylashgan bufer eritmasi turiga qarab ham oʻzgarishi mumkin, chunki neytral tuzlar darajaga taʼsir qiladi oqsilning kimyoviy guruhlarini ionlashtirish proteinning ph ni, masalan, Kislota asosida titrlash egri chizigʻdan yoki izoelektrik fokuslash yordamida aniqlash mumkin[19].Umuman olganda, oqsilning pI koʻrsatkichi u bajaradigan funktsiyaga bogʻliq: koʻpchilik umurtqali toʻqimalar oqsillarining izoelektrik nuqtasi 5,5 dan 7,0 gacha, lekin baʼzi hollarda qiymatlar ekstremal mintaqalarda boʻladi: masalan, pepsina uchun — kuchli kislotali meʼda shirasining proteolitik fermenti pI ~ 1[20] va salmina uchun — oqsil-protamina sut yuqori arginin miqdori bilan ajralib turadigan qizil ikra, — pI ~ 12. Fosfatlar bilan Elektromagnit oʻzaro taʼsir tufayli nuklein kislotalar bilan bogʻlangan oqsillar. Fosfat guruhlari, koʻpincha asosiy oqsillardir. Bunday oqsillarga misol qilib gistonlar va protaminlarni keltirish mumkin. Oqsillar ham gidrofil]va hidrofobiklarga boʻlinadi. Gidrofillarga aksariyat oqsillar sitoplazma, yadrolari va hujayralararo modda, jumladan, erimaydigan keratin va fibroin kiradi. Gidrofobiklarga hujayra membranalari tashkil etuvchi oqsillarning aksariyati, — gidrofobik lipidlar membranalari bilan oʻzaro taʼsir qiluvchi integral membrana oqsillari[21] (bu oqsillar uchun qoida tariqasida gidrofil joylar ham mavjud).
Yuqori harorat taʼsirida tovuq tuxumining oqini yoʻq qilish
Oqsilning denaturatsiyasi uning biologik faolligi yoki fizik-kimyoviy xossalarining toʻrtlamchi, uchlamchi yoki ikkilamchi tuzilma yoʻqolishi bilan bogʻliq har qanday oʻzgarishdir (qarang. „Oqsil tuzilishi“ boʻlimi) qoida tariqasida, oqsillar organizmda normal faoliyat koʻrsatadigan sharoitlarda (harorat, pH, bosim, infraqizil nurlanish va boshqalar) ancha barqarordir[10]. Bu sharoitlarning keskin oʻzgarishi oqsil denatüratsiyasiga olib keladi. Denaturatsiya qiluvchi moddaning tabiatiga koʻra mexanik (kuchli aralashtirish yoki chayqatish), fizik (isitish, sovutish, nurlanish, ultratovush bilan ishlov berish) va kimyoviy (kislotalar va ishqorlar, sirt faol moddalar, karbamid) denaturatsiya[19].
Protein denaturatsiyasi toʻliq yoki qisman, qaytariladigan yoki qaytarilmas boʻlishi mumkin. Kundalik hayotda qaytarib boʻlmaydigan oqsil denatüratsiyasining eng mashhur hodisasi tovuq tuxumining tayyorlanishi boʻlib, u yuqori harorat taʼsirida suvda eriydigan shaffof oqsil ovalbumin zich, erimaydigan va shaffof boʻlib qoladi. Denaturatsiya baʼzi hollarda suvda eruvchan oqsillarni ammiak tuzlari yordamida choʻktirishda (tuzlash usuli) kabi teskari boʻladi va bu usul ularni tozalash usuli sifatida ishlatiladi[22].
Peptid bogʻlanishining sxematik koʻrinishi (oʻngda). Xuddi shunday reaksiya oqsilni sintez qiluvchi molekulyar mashinada, yaʼni ribosomada sodir boʻladi.
Protein molekulalari chiziqli polimerlar boʻlib, L-aminokislota qoldiqlaridan iborat (ular monomerlar oqsillari tarkibida oʻzgartirilgan aminokislota qoldiqlari va aminokislota boʻlmagan tabiatning tarkibiy qismlari ham boʻlishi mumkin); Ilmiy adabiyotlarda aminokislotalarni belgilash uchun Lotin tilidagi bir yoki uch harfli qisqartmalar, masalan, valin uchun ishlatiladi: Val, V [23][24].Bir qarashda koʻpchilik oqsillarda „faqat“ 20 ta aminokislotadan foydalanish oqsil tuzilmalarining xilma-xilligini cheklab qoʻygandek tuyulishi mumkin boʻlsada, aslida ularning variantlari soni juda katta: 5 ta aminokislota qoldigʻi zanjiri 3 milliondan oshadi va 100 ta aminokislota qoldigʻi zanjiri (kichik protein) 10130dan ortiq variantda ifodalanishi mumkin. Uzunligi 2 dan bir necha oʻnlab aminokislota qoldiqlari boʻlgan zanjirlar koʻpincha polimerizatsiya darajasi yuqori boʻlgan „peptidlar“ deb ataladi, ammo bu boʻlinish juda oʻzboshimchalik bilan amalga oshiriladi. Bir aminokislotaning a-karboksil guruhining (-COOH) boshqa aminokislotaning amino guruhi (-NH2) bilan oʻzaro taʼsiri natijasida oqsil hosil boʻlganda, peptid bogʻ hosil boʻladi. Oqsilning uchlari terminal aminokislotalar qoldigʻi guruhlaridan qaysi biri erkin boʻlishiga qarab N- va C-terminus deb ataladi: mos ravishda -NH2 yoki -COOH. Ribosomadagi oqsil sintezida birinchi (N-terminal) aminokislota qoldigʻi odatda metionina boʻladi va keyingi qoldiqlar oldingisining C-terminusiga qoʻshiladi.
K. Lindstrom oqsillarning strukturaviy tuzulishini 4 darajasini ajratishni taklif qildi: birlamchi, ikkilamchi, uchlamchi va toʻrtlamchi tuzilmalar. Bu boʻlinma biroz eskirgan boʻlsa ham, undan foydalanishda davom etmoqda[6]. Polipeptidning birlamchi tuzilishi (aminokislotalar qoldiqlari ketma-ketligi) uning gen va genetik kod tuzilishi bilan belgilanadi va yuqori tartibli tuzilmalar oqsillar jarayonida hosil boʻladi.
Turli organizmlardagi oqsillarning (gemoglobinlarning) aminokislotalar ketma-ketligi tartibini tekislash misoli
Birlamchi tuzulma — bu polipeptid zanjiridagi aminokislotalar qoldiqlarining ketma-ketligi. Proteinning asosiy tuzilishi aminokislotalar qoldiqlari uchun bir yoki uch harfli belgilar yordamida tasvirlanadi. Birlamchi tuzulmaning muhim xususiyatlari konservativ motivlar — maʼlum bir funktsiyani bajaradigan va koʻplab oqsillarda joylashgan aminokislotalar qoldiqlarining barqaror birikmalari. Konservativ motivlar turlarning evolyutsiyasi jarayonida saqlanib qoladi; ular koʻpincha nomaʼlum oqsil funktsiyasini bashorat qilish uchun ishlatilishi mumkin[25]. Turli organizmlar oqsillarining aminokislotalar ketma-ketligining hromologiyasi (oʻxshashligi) darajasidan kelib chiqib, bu organizmlar tegishli boʻlgan taksonlar orasidagi evolyutsion masofani taxmin qilish mumkin.
Oqsilning birlamchi tuzilishini genetik kodlar jadvali yordamida oqsillarning RNKsini birlamchi tuzilishi bilan aniqlash mumkin.
Ikkilamchi tuzulma vodorod bogʻlari bilan barqarorlashgan polipeptid zanjir boʻlagining mahalliy tartibidir. Quyida oqsil ikkilamchi tuzilishining eng keng tarqalgan turlari keltirilgan[26]:
a-spirallar — molekulaning uzun oʻqi atrofidagi zich burilishlar. Bir burilish 3,6 aminokislota qoldigʻi, spiral balandligi 0,54 nm[27] (har bir qoldiq biokimyoviy aminokislotalar hisobi 0,15 nm).Spiral bir-biridan 4 birlik masofada joylashgan H va O peptid guruhlari orasidagi vodorod aloqalari bilan barqarorlashadi. a-spiral chap qoʻl yoki oʻng qoʻl boʻlishi mumkin boʻlsa-da, oqsillarda oʻng qoʻl ustunlik qiladi. Spiral elektrostatik oʻzaro taʼsirlar bilan buziladi glutamin kislota, lizina, arginina. Bir-biriga yaqin joylashgan asparagina, serina, treonina va leysina spiralning prolina qoldiqlarining shakllanishiga sterik tarzda xalaqit berishi zanjirning uzulishiga olib keladi, a-spirallar buzuladi;
b-varaq (buklangan qatlamlar) — nisbatan uzoqdagilar oʻrtasida vodorod bogʻlari hosil boʻlgan bir nechta zigzag polipeptid zanjirlari (har bir aminokislota qoldigʻiga 0,34 nm[28]) birlamchi tuzilishdagi yoki turli oqsil zanjirlaridagi aminokislotalar va a-spiraldagi kabi bir-biriga yaqin boʻlmagan. Ushbu zanjirlar odatda qarama-qarshi yoʻnalishda (parallel yoʻnalish) yoki bir xil yoʻnalishda (parallel b-tuzilma) N-terminallariga ega. Bundan tashqari, parallel va antiparallel b-tuzilmalardan iborat aralash b-tuzilma mavjud boʻlishi mumkin[29]. B-varaqlarning hosil boʻlishi uchun yon guruhlar aminokislotalarining kichik oʻlchamlari muhim, odatda glisin va alanin ustunlik qiladi;
Misol sifatida triosefosfat izomeraza yordamida oqsilning uch oʻlchovli tuzilishini tasvirlashning turli usullari. Chap tomonda barcha atomlar va ular orasidagi bogʻlanishlar tasvirlangan „yadro“ modeli mavjud; Ranglar elementlarni koʻrsatadi. Oʻrtada uslublash motivi joylashgan. Oʻng tomonda atomlarning van-der-Vaals radiusi hisobga olingan holda tuzilgan oqsilning kontakt yuzasi; Ranglar hududlarning faollik xususiyatlarini koʻrsatadi
Uchinchi darajali struktura polipeptid zanjirining fazoviy tuzilishidir. Strukturaviy jihatdan u har xil turdagi oʻzaro taʼsirlar bilan barqarorlashgan ikkilamchi struktura elementlaridan iborat boʻlib, ularda gidrofobik oʻzaro taʼsirlar hal qiluvchi rol oʻynaydi. Uchinchi darajali tuzilishni barqarorlashtirishda quyidagilar ishtirok etadi: * kovalent bogʻlar (ikki qoldiq sisteina — disulfid koʻpriklari oʻrtasida);
Aminokislota qoldiqlarining qarama-qarshi zaryadlangan yon guruhlari orasidagi ionli bogʻlar;* vodorod bogʻlari;
hidrofobik oʻzaro taʼsirlar. Atrofdagi suv molekulalari bilan oʻzaro taʼsirlashganda, oqsil molekulasi aminokislotalarning qutb boʻlmagan yon guruhlari suvli eritmadan ajratib olinadigan tarzda katlanadi; molekula yuzasida qutbli gidrofil yon guruhlar paydo boʻladi. Oqsillarning buklanish tamoyillarini oʻrganish shuni koʻrsatdiki, ikkilamchi tuzilish darajasi va atom fazoviy tuzilishi oʻrtasida boshqa darajani — buklama motivini (arxitektura, strukturaviy motiv) ajratish qulay. Buklanish motivi ikkilamchi tuzilish elementlarining (a-spirallar va b-torlar) oʻzaro joylashishi bilan belgilanadi oqsillar maydoni — oʻz-oʻzidan mavjud boʻlishi yoki kattaroq oqsil tarkibiga kirishi mumkin boʻlgan ixcham sharcha. boshqa domenlar bilan birga. Keling, misol sifatida, oqsil tuzilishining xarakterli motivlaridan birini koʻrib chiqaylik. Oʻng tomonda koʻrsatilgan globulyar oqsil, triosefosfat izomeraza, a/b-barrel deb ataladigan buklanish motiviga ega: 8 ta parallel b-ipchalar 8 ta a-spiraldan iborat boshqa barrel ichida b-barrelni hosil qiladi. Bu motiv oqsillarning taxminan 10%ida uchraydi[30].Qatlamli motiflar maʼlum darajada saqlanib qolgan va na funktsional, na evolyutsion munosabatlarga ega boʻlmagan oqsillarda uchraydi. Katlama motivlarini aniqlash oqsillarni fizik yoki ratsional tasnifiga asoslanadi (masalan, CATH yoki SCOP)[30].
Oqsilning fazoviy tuzilishini aniqlash uchun rentgen nurlari difraksion tahlil usullari, yadro magnit-rezonansi va mikroskopning ayrim turlaridan foydalaniladi.==== Toʻrtlamchi tuzilish ====
Toʻrtlamchi tuzilma (yoki subbirlik, domen) bir oqsil kompleksining bir qismi sifatida bir nechta polipeptid zanjirlarining nisbiy joylashuvidir. Toʻrtlamchi tuzilishga ega boʻlgan oqsilni tashkil etuvchi oqsil molekulalari ribosomalarda alohida hosil boʻladi va faqat sintez tugagandan soʻng umumiy supramolekulyar tuzilmani hosil qiladi. Toʻrtlamchi tuzilishga ega boʻlgan oqsil bir xil va turli xil polipeptid zanjirlarini oʻz ichiga olishi mumkin. Bir xil turdagi oʻzaro taʼsirlar toʻrtlamchi tuzilmani barqarorlashtirishda uchinchi darajali tuzilishni barqarorlashtirishda ishtirok etadi. Supramolekulyar oqsil komplekslari oʻnlab molekulalardan iborat boʻlishi mumkin.
===Tuzilish turi boʻyicha tasnifi ===Tuzilishning umumiy turiga koʻra oqsillarni uch guruhga boʻlish mumkin:# Fibrillyar oqsillar — polimerlarni hosil qiladi, ularning tuzilishi odatda juda muntazam boʻlib, asosan turli zanjirlar orasidagi oʻzaro taʼsirlar orqali saqlanadi. Ular mikrofilamentlar, mikrotubulalar, fibrillalar hosil qiladi va hujayra va toʻqimalarning tuzilishini qoʻllab-quvvatlaydi. Fibrillyar oqsillarga keratin va kollagen kiradi.# Globulyar oqsillar suvda eriydi, molekulaning umumiy shakli ozmi-koʻpmi sharsimon.
Membrana oqsillari — hujayra membranasi domenlarini kesib oʻtuvchi domenlarga ega, lekin ularning qismlari membranadan hujayralararo muhitga va hujayra sitoplazmasiga chiqib turadi. Membran oqsillari retseptorlar vazifasini bajaradi, yaʼni signallarni uzatadi va turli moddalarning membrana orqali oʻtishini ham taʼminlaydi. Transporter oqsillari oʻziga xosdir, ularning har biri faqat maʼlum molekulalarni yoki maʼlum bir signal turini membranadan oʻtkazishga imkon beradi.=== Oddiy va murakkab oqsillar ===
Peptid zanjirlaridan tashqari, koʻpgina oqsillar aminokislotalar boʻlmagan guruhlarni ham oʻz ichiga oladi va bu mezonga koʻra, oqsillar ikkita katta guruhga boʻlinadi — oddiy va murakkab oqsillar (proteidlar). Oddiy oqsillar faqat polipeptid zanjirlaridan tashkil topgan murakkab oqsillar tarkibida aminokislota boʻlmagan yoki protez guruhlari ham mavjud. Protez guruhlarning kimyoviy tabiatiga qarab, murakkab oqsillar orasida quyidagi sinflar ajratiladi:* Glikoproteinlar, protez guruhi sifatida kovalent bogʻlangan uglevodlar qoldiqlarini oʻz ichiga oladi; mukopolisaxaridlar qoldiqlarini oʻz ichiga olgan glikoproteinlar proteoglikanlar kichik sinfiga kiradi. Uglevod qoldiqlari bilan bogʻlanishning hosil boʻlishi odatda gidroksil guruhlariserina yoki treonina ni oʻz ichiga oladi. Hujayradan tashqari oqsillarning aksariyati, xususan immunoglobulinlar glikoproteinlar deb tasniflanadi. Proteoglikanlarda uglevodlar qismi oqsil molekulasining umumiy massasining ~95% ni tashkil qiladi, ular hujayralararo matritsaning asosiy komponenti hisoblanadi;* Lipoproteinlar tarkibida kovalent bogʻlanmagan [ [lipidlar]] protez qismi sifatida. apolipoproteinlar oqsillari va ular bilan bogʻliq boʻlgan lipidlar tomonidan hosil boʻlgan lipoproteinlar qonda lipidlarni tashish uchun ishlatiladi;
Fosfoproteinlar, protez guruhi sifatida kovalent bogʻlangan fosfor kislotasi qoldiqlarini oʻz ichiga oladi. Serin, treonin va tirozina ning gidroksil guruhlari fosfat bilan ester bogʻlanish hosil boʻlishida ishtirok etadi. Fosfoprotein, xususan, sutdagi kazein[31];* Xromoproteinlar, turli xil kimyoviy tabiatdagi rangli protez guruhlarini oʻz ichiga oladi. Bularga turli funktsiyalarni bajaradigan metall tarkibidagi porfirin protez guruhiga ega boʻlgan koʻplab oqsillar kiradi: gemoproteinlar (protez guruhi sifatida gem ni oʻz ichiga olgan oqsillar, masalan, gemoglobin va sitoxromlar ), xlorofillarlar, flavin guruhiga ega flavoproteinlar va boshqalar.=== Oqsil biofizikasi ===
Hujayradagi oqsilning fizik xossalari suvli qobiq va uzAndoza:Ref-Makromolekulyar to'planishoʻzb. ni hisobga olgan holda juda murakkab. Protein gipotezasini tartiblangan „kristalga oʻxshash tizim“ — „aperiodik kristal“ sifatida qoʻllash foydasiga[32][33] — rentgen nurlanishini tahlil qilish maʼlumotlarining dalili (1 angstrom ruxsatigacha)[34], yuqori qadoqlash zichligi[35], denaturatsiya jarayonining kooperativligi[36] va boshqa faktlar[37].Boshqa gipoteza foydasiga, globulyar harakatlar jarayonlarida oqsillarning suyuqlikka oʻxshash xususiyatlari (cheklangan sakrash modeli yoki uzluksiz diffuziya), neytronlarning tarqalishi boʻyicha tajribalarManba xatosi: Closing </ref> missing for <ref> tagManba xatosi: Closing </ref> missing for <ref> tag.Proteinni kodlovchi genlar RNK polimerazalari fermentlari tomonidan birinchi transkripsiya qilinadi messenjer RNK nukleotidlar ketma-ketligiga (mRNK) kiradi. Aksariyat hollarda tirik organizmlarning oqsillari hujayralar sitoplazmasida joylashgan ribosomalarx — koʻp komponentli molekulyar mashinalarda sintezlanadi. Polipeptid zanjirining mRNK shablonidagi ribosoma tomonidan sintezlanishi jarayoni tarjima[38] deb ataladi. Ribosomal oqsil sintezi prokariotlar va eukariotlarda asosan bir xil, lekin baʼzi tafsilotlari bilan farqlanadi. Shunday qilib, prokaryotik mRNK ribosomalar tomonidan oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligiga transkripsiyadan soʻng darhol yoki hatto tugallanishidan oldin oʻqilishi mumkin[39]. Eukariotlarda birlamchi transkript tarjima boshlanishidan avval bir qator modifikatsiyalardan oʻtishi va sitoplazmaga (ribosomalar joylashgan joyga) oʻtishi kerak. Prokariotlarda oqsil sintezi tezligi yuqoriroq va sekundiga 20 aminokislotaga yetishi mumkin[40].
[[File:RNA-codons.png|thumb|mRNK molekulasining bir qismidagi kodonlarlar ketma-ketligi. Har bir kodon uchta nukleotiddan iborat boʻlib, odatda bitta aminokislota ga toʻgʻri keladi. Bu mRNK molekulasi ribosomaga berilgan genetik kod boʻyicha oqsilni sintez qilishni buyuradi. Translatsiya boshlanishidan oldin ham aminoatsil-tRNK sintetazalari fermentlari aminokislotalarni tegishli transfer RNK (tRNK) ga maxsus biriktiradilar. Antikodon deb ataladigan tRNK boʻlimi mRNK kodoni bilan komplementar ravishda juftlashishi mumkin va shu bilan tRNKga biriktirilgan aminokislota qoldigʻining genetik kodga muvofiq polipeptid zanjiriga kiritilishini taʼminlaydi. Translatsiya, inisiatsiyaning boshlangʻich bosqichida inisiatsiya (odatda metionin) kodoni ribosomaning kichik boʻlinmasi tomonidan tan olinadi, unga aminoatsillangan metionin tRNK protein boshlanish omillari yordamida biriktiriladi. Boshlanish kodonini tan olgandan soʻng, katta boʻlinma ribosomaning kichik boʻlinmasiga birikadi va tarjimaning ikkinchi bosqichi — choʻzilish boshlanadi. Ribosomaning har bir bosqichida mRNKning 5' dan 3' uchigacha bitta kodon oʻqiladi, u bilan koʻchirish RNKning komplementar antikodoni oʻrtasida vodorod bogʻlari hosil boʻladi, unga mos aminokislota qoldigʻi biriktirilgan. Oʻsayotgan peptidning oxirgi aminokislota qoldigʻi va tRNKga biriktirilgan aminokislota qoldigʻi oʻrtasida peptid bogʻ hosil boʻlishi ribosoma RNK (rRNK) tomonidan katalizlanadi, bu esa peptidil transferaza hosil qiladi. ribosomaning markazi. Bu markaz azota va ugleroda atomlarini reaksiya yuzaga kelishi uchun qulay holatda joylashtiradi. Translatsiyaning uchinchi va yakuniy bosqichi, terminatsiya ribosoma stop-kodonga yetganda sodir boʻladi, shundan soʻng protein tugatish omillarigidroliz oxirgi tRNK va polipeptid zanjiri oʻrtasida bogʻlanishni toʻxtatadi. uning sintezi. Ribosomalarda oqsillar doimo N-dan C-uchuncha[38] sintezlanadi.====Ribosomal boʻlmagan sintez ====
Pastki zamburugʻlar va baʼzi bakteriyalarda odatda kichik va noodatiy tuzilishga ega boʻlgan peptidlar biosintezining qoʻshimcha (ribosomasiz yoki koʻp fermentli) usuli maʼlum. Ushbu peptidlarning sintezi, odatda ikkilamchi metabolitlar ribosomalarning bevosita ishtirokisiz yuqori molekulyar oqsil kompleksi NRS sintaza tomonidan amalga oshiriladi. NRS sintaza odatda aminokislotalarni tanlaydigan, peptid bogʻini hosil qiluvchi va sintezlangan peptidni chiqaradigan bir nechta domenlardan yoki alohida oqsillardan iborat. Bu domenlar birgalikda modulni tashkil qiladi. Har bir modul sintez qilingan peptidga bitta aminokislota qoʻshilishini taʼminlaydi. Shunday qilib, NRS sintazalari bir yoki bir nechta modullardan iborat boʻlishi mumkin. Baʼzida bu komplekslar L-aminokislotalarni (normal shakl) D-shakliga izomerlash qobiliyatiga ega boʻlgan domenni oʻz ichiga oladi[41][42].=== Kimyoviy sintez ===
Qisqa oqsillarni organik sintez usullari yordamida kimyoviy sintez qilish mumkin, masalan, kimyoviy bogʻlanish[43]. Koʻpincha peptidning kimyoviy sintezi ribosomalardagi biosintezdan farqli oʻlaroq, C-uchidan N-uchungacha yoʻnalishda sodir boʻladi. Kimyoviy sintez usulidan foydalanib, qisqa immunogen peptidlar (epitoplar olinadi, keyinchalik ular hayvonlarga yuboriladi va oʻziga xos antikorlar yoki gibridoma olinadi. Bundan tashqari, bu usul maʼlum fermentlarning ingibitorlarini olish uchun ham qoʻllaniladi[44].Kimyoviy sintez aminokislotalar qoldiqlarini oddiy oqsillarda uchramaydigan oqsillarga kiritish imkonini beradi, masalan, yon zanjirlarida flüoresan teglar biriktirilgan. Protein sintezining kimyoviy usullari bir qator cheklovlarga ega: ular oqsil uzunligi 300 dan ortiq aminokislota qoldiqlari uchun samarasiz, sunʼiy ravishda sintez qilingan oqsillar notoʻgʻri uchinchi darajali tuzilishga ega boʻlishi mumkin va ularda xarakterli tarjimadan keyingi oʻzgarishlar (pastga qarang).== Translatsiyadan keyingi modifikatsiya ==[[Fayl:Insulin synthesis.png|250px|mini|oʻng|Insulinning tarjimadan keyingi modifikatsiyalari. 1) Preproinsulin (L — yetakchi peptid, B — 1 boʻlim, C — 2 boʻlim, A — 3 boʻlim) 2) Oʻz-oʻzidan buklanish 3) A va B oʻrtasida disulfid koʻprik hosil boʻlishi 4) Lider va C-peptid kesiladi 5) Yakuniy molekula] ]
Tarjima tugallangandan soʻng, koʻpchilik oqsillar keyingi kimyoviy modifikatsiyadan oʻtadilar, ular post-translatsion modifikatsiyalar deb ataladi[45]. Proteinlarning translatsiyadan keyingi modifikatsiyalarining ikki yuzdan ortiq variantlari maʼlum[46].Translatsiyadan keyingi modifikatsiyalar hujayradagi oqsillarning umrini, ularning fermentativ faolligini va boshqa oqsillar bilan oʻzaro taʼsirini tartibga solishi mumkin. Baʼzi hollarda translatsiyadan keyingi modifikatsiyalar oqsilning kamolotga etishida majburiy qadamdir, aks holda u funktsional ravishda faol emas. Masalan, insulin va boshqa baʼzi gormonlarning yetilishi davrida polipeptid zanjirining cheklangan proteolizi, plazma membranasi oqsillarining yetilishida esa glikozillanish talab qilinadi.
Post-tarjimaviy modifikatsiyalar keng tarqalgan yoki kam uchraydigan, hatto noyob boʻlishi mumkin. Umumjahon modifikatsiyasiga misol sifatida ubikitinlanish (qisqa ubiquitin oqsilining bir nechta molekulalari zanjirining oqsiliga biriktirilishi) bu oqsilning parchalanishi uchun signal boʻlib xizmat qiladi proteazoma< ref>Demartino G. N., Gillette T. G. Proteazomalar: barcha sabablarga ko'ra mashinalar. — 2007.
</ref>. Yana bir keng tarqalgan modifikatsiya — glikozillanish — inson oqsillarining qariyb yarmi glikozillangan deb ishoniladi[47]. Kamdan-kam modifikatsiyalar orasida tubulina[48].Xuddi shu protein koʻp oʻzgarishlarga duch kelishi mumkin. Shunday qilib, gistonlar (eukariotlarda xromatina ni tashkil etuvchi oqsillar turli sharoitlarda 150 dan ortiq turli modifikatsiyaga duchor boʻlishi mumkin[49].Post-tarjimaviy modifikatsiyalar quyidagilarga boʻlinadi: * asosiy zanjirli modifikatsiyalar;
N-terminal qoldig'ining metionin bo'linishi; cheklangan proteoliz - uchlaridan (signal peptid|signal ketma-ketligining bo'linishi) yoki ba'zi hollarda molekulaning o'rtasida (insulina ning etukligi) sodir bo'lishi mumkin bo'lgan oqsil bo'lagining olib tashlanishi. ;
turli kimyoviy guruhlarning erkin aminokislotalar va karboksil guruhlarga biriktirilishi (N-atsillanish, miristillanish va boshqalar * aminokislotalarning yon zanjirlarini oʻzgartirish;
Eukaryotik hujayra sitoplazmasida sintezlangan oqsillar turli organellalar hujayralarga: yadro, mitoxondriyalar, endoplazmatik retikulum (ER), tashilishi kerak. Golji apparati, lizosomalar va boshqalar va baʼzi oqsillar hujayradan tashqari muhitga kirishi kerak[50]. Hujayraning maʼlum bir qismiga kirish uchun oqsil maʼlum bir belgiga ega boʻlishi kerak. Aksariyat hollarda bunday teg oqsilning oʻzi aminokislotalar ketma-ketligining bir qismidir (etakchi peptid yoki oqsil signali ketma-ketligi), lekin baʼzi hollarda teg oqsilga post-translatsion ravishda biriktiriladi [ [oligosakkaridlar]][51] .Proteinlar sintez qilinayotganda ER ga tashiladi, chunki ER uchun signal ketma-ketligi bilan oqsillarni sintez qiluvchi ribosomalar uning tashqi membranasidagi maxsus oqsillarga „oʻtiradi“[52]. ER dan Golji apparatiga, u yerdan lizosomalar va tashqi membrana yoki hujayradan tashqari muhitga oqsillar vezikulyar transport orqali kiradi. yadro lokalizatsiya signali boʻlgan oqsillar yadroga yadro g'ovaklari orqali kiradi. Tegishli signal ketma-ketligiga ega boʻlgan oqsillar mitoxondriya va xloroplastlarga oʻziga xos oqsil translokatori teshiklari orqali chaperonlar ishtirokida kiradi.=== Strukturani saqlash va buzilish ===
Proteinlarning toʻgʻri fazoviy tuzilishini saqlash ularning normal ishlashi uchun zarurdir. Proteinning notoʻgʻri qatlamlanishi, oqsil agregatsiyasiga olib keladi, mutatsiyalar, oksidlanish, stressli sharoitlar yoki hujayra fiziologiyasidagi global oʻzgarishlar tufayli yuzaga kelishi mumkin. Oqsillarning birikishi organizmning qarishi xarakterli xususiyatidir. Proteinning notoʻgʻri qatlamlanishi kistik fibroz, uzAndoza:Ref-Lizosomal saqlash kasalligioʻzb. va neyrodegenerativ kasalliklar (Altsgeymer kasalligi, Huntington kasalligi) kabi kasalliklarni keltirib chiqaradi yoki kuchaytiradi. kasallik va Parkinson kasalligi)[53].
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1705980/}}</ref>
====Chaperones ====
GroES/GroEL bakterial chaperon kompleksi modeli (yuqoridagi koʻrinish). Agregatlangan oqsilning bir qismi kompleksning markaziy boʻshligʻiga kiradi, bu erda gidroliz va ATP natijasida uning tuzilishi oʻzgaradi
Proteinlarning denaturatsiyadan soʻng toʻgʻri uch oʻlchovli tuzilishini tiklash qobiliyati oqsilning yakuniy tuzilishi haqidagi barcha maʼlumotlar uning aminokislotalar ketma-ketligida mavjud degan gipotezaga olib keldi. Hozirgi vaqtda umumeʼtirof etilgan nazariya shundan iboratki, oqsilning barqaror konformatsiyasi ushbu polipeptidning boshqa mumkin boʻlgan konformatsiyalariga nisbatan minimal erkin energiyaga ega[54]Hujayralarda oqsillar guruhi mavjud boʻlib, ularning vazifasi ribosomada sintez qilingandan soʻng boshqa oqsillarni toʻgʻri buklanishini taʼminlash, oqsillar shikastlangandan keyin tuzilishini tiklash, shuningdek, oqsil komplekslarini yaratish va dissotsiatsiya qilishdir. Bu oqsillar chaperonlar deb ataladi. Hujayradagi koʻplab chaperonlarning kontsentratsiyasi atrof-muhit haroratining keskin oshishi bilan ortadi, shuning uchun ular Hsp guruhiga kiradi (inglizcha: issiqlik zarbasi oqsillari — issiqlik zarbasi oqsillari)[55]. Chaperonlarning normal faoliyatining organizm faoliyati uchun ahamiyatini inson koʻzining [[ob'ektivi] a qismi bo'lgan a-kristalina chaperon misolida koʻrsatish mumkin. Bu oqsildagi mutatsiyalar oqsil toʻplanishi natijasida linzalarning xiralashishiga olib keladi va natijada katarakta[56].
==== Proteoliz ====
Agar oqsillarning uchinchi darajali tuzilishi tiklana olmasa, ular hujayra tomonidan yoʻq qilinadi. Oqsillarni parchalovchi fermentlar proteazlar deb ataladi. Substrat molekulasiga hujum qilish joyiga koʻra proteolitik fermentlar endopeptidaza va ekzopeptidazalarga boʻlinadi:
Endopeptidazalar yoki proteinazlar peptid zanjiridagi peptid bogʻlarini ajratadi. Ular substratlarning qisqa peptid ketma-ketligini taniydi va bogʻlaydi va maʼlum aminokislotalar qoldiqlari orasidagi bogʻlarni nisbatan spesifik ravishda gidrolizlaydi.* Ekzopeptidazalar zanjirning uchlaridagi peptidlarni gidrolizlaydi: aminopeptidazalar — N-terminaldan, [[karboksipeptidazalar] ]] — C- oxiridan. Nihoyat, dipeptidazalar faqat dipeptidlarni parchalaydi. Kataliz mexanizmiga koʻra, Xalqaro biokimyo va molekulyar biologiya ittifoqi proteazlarning bir nechta sinflarini, jumladan serin proteazlari, aspartik proteazlar, sistein proteazlari va metalloproteazlarni ajratadi. [57].Proteazaning alohida turi proteazoma, eukariotlar, arxeya va baʼzi bakteriyalar yadrosi va sitoplazmasida mavjud boʻlgan yirik koʻp boʻlinmali proteazadir<ref. name="Lodish ">
Proteinlar
Muallif(lar)
Lodish H, Berk A, Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J.
</ref>[58].Maqsadli oqsilni proteazoma tomonidan parchalanishi uchun unga kichik protein ubikitina biriktirish orqali belgilanishi kerak. Ubiquitin qo'shilishi reaktsiyasi ubikitin ligazalari fermentlari tomonidan katalizlanadi. Birinchi ubiquitin molekulasining oqsilga biriktirilishi ligazalar uchun ubiquitin molekulalarini yanada biriktirish uchun signal bo'lib xizmat qiladi. Natijada, oqsilga poliubikitin zanjiri biriktirilib, u proteazoma bilan bog'lanadi va maqsadli oqsilning bo'linishini ta'minlaydi[59][58]. Umuman olganda, bu tizim ubiquitinga bog'liq protein degradatsiyasi deb ataladi. Hujayra ichidagi oqsillarning 80-90% parchalanishi proteazoma ishtirokida sodir bo'ladi.
Fayl:Autofagiya diagrammasi PLoS Biology.jpgA: Avtofagosoma hosil boʻlishi: izolyatsiya qiluvchi membrana hujayra tuzilmalarini oʻrab oladi va lizosoma bilan qoʻshilib avtolizosomani (AL) hosil qiluvchi autofagosoma (AP) hosil qiladi. In: Drosophila lichinkasining yogʻ tanasidagi avtofagosomalarning elektron mikrografiyasi. C: Roʻza tutilgan sichqonchaning jigar hujayralarida lyuminestsent yorliqli autofagosomalarAvtofagiya — uzoq umr koʻradigan biomolekulalarning, xususan, oqsillarning, shuningdek, lizosomax (sut emizuvchilarda) yoki vakuolalardagi (xamirturushlarda) organellalarning parchalanish jarayoni. Avtofagiya har qanday normal hujayraning hayotiy faoliyati bilan birga keladi, ammo hujayralardagi autofagiya jarayonlarini kuchaytirish uchun stimullar ozuqa moddalarining etishmasligi, sitoplazmada shikastlangan organellalarning mavjudligi va nihoyat, sitoplazmada qisman denatüratsiyalangan oqsillar va ularning agregatlarining mavjudligi boʻlishi mumkin. [60].Avtofagiyaning uch turi mavjud: mikroautofagiya, makroautofagiya va chaperona bogʻliq avtofagiya.
Mikroavtofagiya jarayonida lizosoma makromolekulalar va hujayra membranalarining boʻlaklarini ushlaydi. Shunday qilib, energiya yoki qurilish materiali etishmasligi (masalan, ochlik paytida) boʻlsa, hujayra oqsillarni hazm qila oladi. Ammo mikroavtofagiya jarayonlari normal sharoitda ham sodir boʻladi va odatda tanlanmagan. Baʼzida mikroavtofagiya paytida organoidlar ham hazm qilinadi; Shunday qilib, xamirturushda peroksizomalarning mikroavtofagiyasi va yadrolarning qisman mikroautofagiyasi tasvirlangan, bunda hujayra hayotiyligini saqlab qoladi[60].Makroautofagiyada sitoplazmaning bir qismi (koʻpincha organoidlarning bir turini oʻz ichiga oladi) endoplazmatik retikulum tankiga oʻxshash membrana boʻlimi bilan oʻralgan. Natijada, bu maydon sitoplazmaning qolgan qismidan ikkita membrana bilan ajralib turadi. Bu ikki membranali organellalar autofagosomalar deb ataladi. Avtofagosomalar lizosomalar bilan birlashib, avtofagolizosomalarni hosil qiladi, ularda autofagosomalarning organellalari va boshqa tarkibi hazm qilinadi. Koʻrinishidan, makroautofagiya ham selektiv emas, garchi uning yordami bilan hujayra „eskirgan“ organellalardan (mitoxondriyalar, ribosomalar va boshqalar) qutulishi mumkinligi koʻpincha taʼkidlanadi[60].Avtofagiyaning uchinchi turi chaperonga bogʻliq. Bu usul yordamida qisman denaturatsiyalangan oqsillarni sitoplazmadan yoʻnaltirilgan tashish lizosoma membranasi orqali uning boʻshligʻiga oʻtadi va u erda hazm qilinadi. Faqat sutemizuvchilarda tasvirlangan avtofagiyaning bu turi stress tufayli yuzaga keladi[61].
Stress sharoitida, eukaryotik hujayra koʻp miqdordagi denatüratsiyalangan oqsillarning toʻplanishiga dosh bera olmasa, ular vaqtinchalik organellalarning ikki turidan biriga yuborilishi mumkin — JUNQ va IPOD(oʻzb.)oʻzb.< ref>Kaganovich D., Kopito R., Frydman J. Sifatni nazorat qilish boʻlimining ikkita alohida boʻlinmasi oʻrtasida notoʻgʻri qatlamlangan oqsil boʻlimi. — 2008.
</ref>.JUNQ (inglizcha: JUxta yadro sifatini nazorat qilish boʻlimi yadro membranasining tashqi tomoni bilan bogʻlangan perinuklear oqsil sifatini nazorat qiluvchi boʻlinma boʻlib, sitoplazmaga tez oʻtib keta oladigan ubiquitinatsiyalangan oqsillarni, shuningdek chaperonlar va proteazomalarni oʻz ichiga oladi. . JUNQ ning taxminiy vazifasi oqsillarni qayta qatlamlash va/yoki degradatsiya qilishdir[28].
IPOD (inglizcha: Eritmaydigan oqsil konlari — erimaydigan oqsillarni choʻkish joyi) markaziy vakuola yaqinida joylashgan va amiloid hosil qiluvchi oqsillarning harakatsiz agregatlarini oʻz ichiga oladi. Ushbu oqsillarning IPODda toʻplanishi ularning normal hujayra tuzilmalari bilan oʻzaro taʼsirini oldini olishi mumkin, shuning uchun bu inklyuziya himoya funktsiyasiga ega deb hisoblanadi[28].== Oqsillarning organizmdagi vazifalari == Boshqa biologik makromolekulalar (polisaxaridlar, lipidlar va nuklein kislotalar) kabi oqsillar ham barcha tirik organizmlarning zarur tarkibiy qismi boʻlib, hujayra hayotida muhim rol oʻynaydi. Proteinlar metabolizm jarayonlarini amalga oshiradi. Ular hujayra ichidagi tuzilmalar — organellalar va sitoskeletona tarkibiga kiradi, hujayradan tashqari boʻshliqqa chiqariladi, bu erda ular hujayralar oʻrtasida uzatiladigan signal rolini oʻynashi mumkin. gidrolize oziq-ovqat va hujayralararo modda hosil boʻlishi. Oqsillarni funktsiyalariga koʻra tasniflash juda oʻzboshimchalik bilan amalga oshiriladi, chunki bir xil protein bir nechta funktsiyalarni bajarishi mumkin. Bunday koʻp funksiyalilikning yaxshi oʻrganilgan misoli aminoatsil-tRNK sintetazalari sinfiga mansub ferment boʻlgan lizil-tRNK sintetaza boʻlib, u nafaqat lizina qoldigʻini [[tRNK] ga biriktiradi. ], lekin va bir nechta genlarning transkripsiyasini tartibga soladi[62].
Oqsillarning organizmdagi eng mashhur vazifasi turli kimyoviy reaksiyalarning katalizidir. Fermentlar — oʻziga xos katalitik xususiyatlarga ega boʻlgan oqsillar, yaʼni har bir ferment bir yoki bir nechta shunga oʻxshash reaktsiyalarni katalizlaydi. Fermentlar murakkab molekulalarni parchalovchi (katabolizm) reaksiyalarni katalizlaydi va ularni sintez qiladi (anabolizm), jumladan, replikatsiyasi va taʼmirlash DNK va shablon RNK sintezini. 2013 yilga kelib 5000 dan ortiq fermentlar tavsiflangan[63][64].Enzimatik kataliz natijasida reaktsiyaning tezlashishi juda katta boʻlishi mumkin: orotidin 5'-fosfat dekarboksilaza fermenti tomonidan katalizlangan reaktsiya, masalan, katalizlanmaganidan 10¹⁷ marta tezroq ketadi (orotik kislota fermentsiz 78 million yil va ferment ishtirokida 18 millisekund)[65].Fermentlar odatda yuzlab aminokislota qoldiqlaridan iborat boʻlsa-da, ularning faqat kichik bir qismi substrat bilan oʻzaro taʼsir qiladi va undan ham kichikroq qismi — oʻrtacha 3-4 aminokislota qoldiqlari, odatda birlamchi tuzilishda bir-biridan uzoqda joylashgan — bevosita ishtirok etadi. katalizda[66]. Ferment molekulasining substrat bogʻlanishi va katalizlanishida vositachilik qiluvchi qismi faol joy deb ataladi.Xalqaro biokimyo va molekulyar biologiya ittifoqi 1992 yilda fermentlar katalizlaydigan reaksiyalar turiga asoslangan yakuniy ierarxik nomenklaturani taklif qildi[67]. Ushbu nomenklaturaga koʻra, fermentlarning nomlari doimo -aza oxiriga ega boʻlishi kerak va ular katalizlanadigan reaktsiyalar va ularning substratlari nomlaridan kelib chiqadi. Har bir fermentga individual kodi beriladi, bu orqali uning fermentlar ierarxiyasidagi oʻrnini aniqlash oson. Katalizatsiya qiladigan reaksiyalar turiga koʻra barcha fermentlar 6 sinfga boʻlinadi:
CF 2: Transferaza, kimyoviy guruhlarning bir substrat molekulasidan ikkinchisiga oʻtishini katalizlovchi;* EC 3: Gidrolazlar, kimyoviy bogʻlarning gidrolizlanishini katalizlovchi * EC 4: Liazlar, [[qo'sh bog' (kimyo)|qoʻsh bogʻlanish] hosil boʻlishi bilan kimyoviy bogʻlarning parchalanishini katalizlovchi; ] mahsulotlardan birida;
EC 5: Izomerazlar, substrat molekulasidagi strukturaviy yoki geometrik oʻzgarishlarni katalizlovchi * EC 6: Ligazalar, difosfat bogʻining gidrolizlanishi natijasida substratlar oʻrtasida kimyoviy bogʻlanishlar hosil boʻlishini katalizlovchi ; ATP yoki shunga oʻxshash trifosfat.
Tsitoskeletning strukturaviy oqsillari oʻziga xos mustahkamlovchi kabi hujayralar va koʻplab organellalarga shakl beradi va hujayralar shaklini oʻzgartirishda ishtirok etadi. Strukturaviy oqsillarning aksariyati ipsimon: aktina va tubulina monomerlari, masalan, globulyar, eruvchan oqsillardir, lekin polimerlanishdan keyin ular sitoskeletonni tashkil etuvchi uzun filamentlarni hosil qilib, hujayraning oʻz tuzilishini saqlab turishiga imkon beradi. shakl[68]. Kollagen va elastin hujayralararo moddaning biriktiruvchi toʻqima (masalan, xaftagaa) va boshqa tarkibiy oqsil keratina ning asosiy komponentlaridir. qushlarning sochlari, tirnoqlari, tuklari va baʼzi qobiqlardan iborat.
Fab-fragment antijen bilan komplekslashgan sichqoncha antikorining (yuqorida)
Proteinlarning himoya funktsiyalarining bir necha turlari mavjud:
Jismoniy himoya. Tananing jismoniy himoyasi kollagen tomonidan taʼminlanadi — biriktiruvchi toʻqimalarning (shu jumladan suyaklar, xaftaga, tendonlar va terining chuqur qatlamlari (dermis)) hujayralararo moddasining asosini tashkil etuvchi oqsil; keratin, shoxli chandiqlar, sochlar, patlar, shoxlar va epidermisa ning boshqa hosilalari asosini tashkil qiladi. Odatda, bunday oqsillar strukturaviy funktsiyaga ega boʻlgan oqsillar hisoblanadi. Bu guruh oqsillariga misollar: fibrinogens va trombins[69]qon ivishida ishtirok etadi.# Kimyoviy himoya. toksinlarlarning oqsil molekulalari bilan bogʻlanishi ularning zaharlanishini taʼminlashi mumkin. Odamlarni detoksifikatsiya qilishda ayniqsa muhim rolni jigar fermentlari oʻynaydi, ular zaharlarni parchalaydi yoki ularni eruvchan shaklga aylantiradi, bu ularning organizmdan tezda chiqarilishini osonlashtiradi[70].
Immunitetni himoya qilish. Qon va boshqa biologik suyuqliklarni tashkil etuvchi oqsillar organizmning patogenlar tomonidan zararlanishi va hujumiga qarshi himoya reaktsiyasida ishtirok etadi. Oqsillar komplement tizimi va antikorlar (immunoglobulinlar) ikkinchi guruh oqsillariga kiradi; ular bakteriyalar, viruslar yoki begona oqsillarni zararsizlantiradilar. moslashuvchan immun tizimi tarkibiga kiruvchi antitellar maʼlum organizmga yot moddalar, antigenlarga yopishadi va shu orqali ularni zararsizlantirib, halokat joylariga yoʻnaltiradi. Antikorlar hujayralararo boʻshliqqa ajralishi yoki maxsus B-limfotsitlar membranalarida fiksatsiyalanishi mumkin, ular plazmositlarami[71].=== Tartibga solish funktsiyasi ===
Hujayra ichidagi koʻplab jarayonlar oqsil molekulalari tomonidan boshqariladi, ular na energiya manbai, na hujayra uchun qurilish materiali boʻlib xizmat qiladi. Bu oqsillar hujayraning hujayra sikli, transkripsiya, tarjima, splaysing faoliyati orqali hujayraning rivojlanishini tartibga soladi. boshqa oqsillar va boshqa koʻplab jarayonlar. Proteinlar oʻzlarining tartibga solish funktsiyasini fermentativ faollik (masalan, protein kinaz) yoki boshqa molekulalar bilan maxsus bogʻlanish orqali bajaradilar. Shunday qilib, transkripsiya omillari, aktivator oqsillari va repressor oqsillar oʻzlarining tartibga soluvchi ketma-ketliklari bilan bogʻlanib, gen transkripsiyasining intensivligini tartibga solishi mumkin. Tarjima darajasida koʻplab mRNKlarni oʻqish oqsil omillarining biriktirilishi bilan ham tartibga solinadi[72].Hujayra ichidagi jarayonlarni tartibga solishda eng muhim rolni oqsil kinazalari va oqsil fosfatazalar — boshqa oqsillarga biriktirish yoki fosfat guruhlarini olib tashlash orqali faollashtiradigan yoki bostiruvchi fermentlar bajaradi.Fayl:Myoglobin. .pngTuzilishi miyoglobina
Oqsillarning signalizatsiya funktsiyasi — oqsillarning hujayralar, toʻqimalar, organlar va organizmlar oʻrtasida signal uzatuvchi, signal beruvchi moddalar sifatida xizmat qilish qobiliyati. Signal funktsiyasi koʻpincha tartibga solish funktsiyasi bilan birlashtiriladi, chunki koʻplab hujayra ichidagi tartibga soluvchi oqsillar ham signallarni uzatadi. Signal funktsiyasini oqsillar gormonlar, sitokinlar, o'sish omillari va boshqalar bajaradi.
Gormonlar qonda tashiladi. Hayvon gormonlarining aksariyati oqsillar yoki peptidlardir. Gormonning retseptorlari bilan bogʻlanishi hujayra reaktsiyasini qoʻzgʻatadigan signaldir. Gormonlar qon va hujayralardagi moddalar kontsentratsiyasini, oʻsish, koʻpayish va boshqa jarayonlarni tartibga soladi. Bunday oqsillarga qondagi glyukoza kontsentratsiyasini tartibga soluvchi insulin misol boʻla oladi.
Hujayralar hujayralararo modda orqali uzatiladigan signalizatsiya oqsillari yordamida bir-biri bilan oʻzaro taʼsir qiladi. Bunday oqsillarga, masalan, sitokinlar va oʻsish omillari kiradi.
Sitokinlar peptid signal beruvchi molekulalardir. Ular hujayralar oʻrtasidagi oʻzaro taʼsirni tartibga soladi, ularning yashashini aniqlaydi, oʻsishini ragʻbatlantiradi yoki bostiradi, differentsiatsiyasi, funktsional faolligi va apoptoz, immun, endokrin va asab tizimlarining harakatlarini muvofiqlashtirishni taʼminlaydi. Sitokinlarga misol qilib o'simta nekrozi omili organizm hujayralari oʻrtasida yalligʻlanish signallarini uzatadi[73].
↑Kimyoviy nuqtai nazardan, barcha oqsillar polipeptidlar hisoblanadi. Ammo qisqa polipeptidlar, tarkibida 30 dan kam aminokislota qoldiqlari mavjud ayniqsa kimyoviy sintezlanganlarni oqsil deb atash mumkin emas.
↑Nisbatan yaqinda yana 2 ta aminokislotalar — selenosistein va pirolizin topildi, ular arxeya hujayralarining oqsillari tarkibiga kiradi, ammo ularning tabiatda tarqalishi kichik. Shunday qilib, bugungi kunda 22 ta aminokislotalar allaqachon maʼlum boʻlib, ular tirik organizmlarning tabiiy genom tarkibiga kiritilgan irsiy maʼlumotlarga asoslangan biosintezlangan oqsillarning bir qismidir.
↑Perutz M. F., Rossmann M. G., Cullis A. F., Muirhead H., Uill G., Shimoliy. A. C. Gemoglobinning tuzilishi: 5,5-A da uch o'lchovli Furye sintezi. rezolyutsiya, rentgen tahlili natijasida olingan. — 1960.
↑Kendrew J. C., Bodo G., Dintzis H. M., Parrish R. G., Wyckoff H., Phillips D. C. Rentgen tahlili natijasida olingan miyoglobin molekulasining uch o'lchovli modeli. — 1958.
↑Danilevskiy A.Ya. Oqsil moddalari haqida biologik va kimyoviy hisobotlar (kimyoviy konstitutsiya uchun materiallar va ularning biogenezi). — 1888. — B. 289.
