Нобелевский лауреат Ричард Хендерсон о структуре мембранных белков, экспериментах с электронной криомикроскопией и структурной биологии. Информация о первичной структуре белка может быть получена с помощью ПСХ-секвенирования путем секвенирования геномной ДНК. Структура закодированного белка. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде.
Что такое первичная структура белка?
- Где хранится информация о структуре белка? и где осуществляется его синтез
- Научные статьи и публикации
- Программа нашла все 200 млн белков, известных науке: как это возможно
- Остались вопросы?
- Основные источники данных
- Машинное определение структуры белка: ключ к пониманию заболеваний и медицинским инновациям
Генетическая информация
- Нейросеть DeepMind расшифровала структуру почти всех белков, известных науке
- Как выглядит молекула
- Торжество компьютерных методов: предсказание строения белков
- где хранится информация о структуре белка?и где осуществляется его синтез -
- Где вырабатывается белок в организме?
- Важнейшее открытие за 50 лет: алгоритм DeepMind научили определять структуру белка -
Где и в каком виде хранится информация о структуре белка?
Информация о первичной структуре белка хранится в базах данных, доступных для исследователей и ученых. Первичная структура фибриллярных белков также высоко регулярна, периодична, — потому-то из нее и образуется обширная регулярная вторичная структура. Информация о структуре белка хранится в базах данных, таких как Protein Data Bank (PDB) и RCSB PDB.
Где и в каком виде хранится информация о структуре белка
Наследственная информация о строении белков хранится в молекулах ДНК, кото-рые входят в состав хромосом ядра. Белки хранят информацию. Структура закодированного белка. Информация о первичной структуре белка закодирована в виде.
Где хранится информация о структуре белка? и где осуществляется его синтез
Существует несколько механизмов передачи сигнала. Некоторые рецепторы катализируют определённую химическую реакцию; другие служат ионными каналами, которые при действии сигнала открываются или закрываются; третьи специфически связывают внутриклеточные молекулы-посредники. У мембранных рецепторов часть молекулы, связывающаяся с сигнальной молекулой, находится на поверхности клетки, а домен, передающий сигнал, — внутри [84]. Моторная двигательная функция[ править править код ] Миозин — моторный белок Целый класс моторных белков обеспечивает движения организма, например, сокращение мышц, в том числе локомоцию миозин , перемещение клеток внутри организма например, амёбоидное движение лейкоцитов , движение ресничек и жгутиков , а также активный и направленный внутриклеточный транспорт кинезин , динеин. Динеины и кинезины проводят транспортировку молекул вдоль микротрубочек с использованием гидролиза АТФ в качестве источника энергии. Динеины переносят молекулы и органоиды из периферических частей клетки по направлению к центросоме , кинезины — в противоположном направлении [85] [86]. Динеины также отвечают за движение ресничек и жгутиков эукариот.
Цитоплазматические варианты миозина могут принимать участие в транспорте молекул и органоидов по микрофиламентам. Белки в обмене веществ[ править править код ] Большинство микроорганизмов и растений могут синтезировать 20 стандартных аминокислот , а также дополнительные нестандартные аминокислоты, например, цитруллин. Но если аминокислоты есть в окружающей среде, даже микроорганизмы сохраняют энергию путём транспорта аминокислот внутрь клеток и выключения их биосинтетических путей [87]. Аминокислоты, которые не могут быть синтезированы животными, называются незаменимыми. Основные ферменты в биосинтетических путях, например, аспартаткиназа , которая катализирует первый этап в образовании лизина , метионина и треонина из аспартата , отсутствуют у животных. Животные, в основном, получают аминокислоты из белков, содержащихся в пище.
Белки разрушаются в процессе пищеварения , который обычно начинается с денатурации белка путём помещения его в кислотную среду и гидролиза с помощью ферментов, называемых протеазами. Некоторые аминокислоты, полученные в результате пищеварения, используются для синтеза белков организма, а остальные превращаются в глюкозу в процессе глюконеогенеза или используются в цикле Кребса. Использование белка в качестве источника энергии особенно важно в условиях голодания, когда собственные белки организма, в особенности мускулов, служат источником энергии [88].
Ученые установили, что каждая аминокислота в полипептидной цепи кодируется последовательностью из трех нуклеотидов триплет нуклеотидов. Поэтому каждая аминокислота может кодироваться несколькими разными триплетами. Молекула ДНК, содержащая информацию, носит название матрицы. Считывание и передача информации Молекулы ДНК располагаются в ядре клетки могут еще содержаться в пластидах и митохондриях. В нужный момент часть молекулы ДНК деспирализируется, ее параллельные цепи расходятся. На этих цепях, в соответствии с принципом комплементарности , синтезируются небольшие молекулы и-РНК информационной РНК. Данный процесс именуется транскрипцией считыванием.
Глава 2: Где и как хранится информация о первичной структуре белка Глава 1: Основные принципы формирования первичной структуры белка Трансляция начинается с прочтения последовательности триплетов, называемых кодонами, в молекуле мРНК. Кодон представляет собой комбинацию трех нуклеотидов и определяет, какая аминокислота будет включена в цепочку белка. За декодирование кодонов отвечает рибосома — специализированная молекула, связывающая мРНК и транспортные молекулы аминокислот, трансферрными РНК. В процессе трансляции рибосома считывает последовательность кодонов мРНК и, сопоставляя их с соответствующими аминокислотами, осуществляет синтез полипептидной цепи. Когда рибосома достигает стоп-кодона, синтез белка завершается. Процесс формирования первичной структуры белка включает в себя не только прочтение последовательности кодонов, но и посттрансляционные модификации. Некоторые аминокислоты могут быть изменены или удалены из полипептидной цепи, а также карбоксильные группы могут быть модифицированы добавлением химических групп.
Важно отметить, что первичная структура белка является первым и основным уровнем организации белковой молекулы.
Образование разных молекул белка при вариантах альтернативного сплайсинга Образующаяся при этом иРНК поступает в цитоплазму, где на нее нанизываются рибосомы. Молекула тРНК напоминает по структуре лист клевера, на вершине которого находится триплет нуклеотидов, соответствующий по коду определенной аминокислоте антикодон , а основание «черешок» служит местом присоединения этой аминокислоты. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. По принципу комплементарности антикодон связывается со своим кодоном, причем аминокислота располагается у активного центра рибосомы и с помощью ферментов соединяется с ранее поступившими аминокислотами. В малой субъединице рибосомы расположен функциональный центр рибосомы ФЦР с двумя участками — пептидильным Р-участок и аминоацильным А-участок.
Этот процесс называется сканированием. Как только в Р-участок сканирующего комплекса попадает кодон АУГ, происходит присоединение большой субъединицы рибосомы. Пептидилтрансферазный центр большой субъединицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза ГТФ. На один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ.
Где хранится информация о первичной структуре белка
Так продолжалось до тех пор, пока в 2021 году не произошел прорыв — две группы ученых создали пакет компьютерных программ, которые с применением методов искусственного интеллекта научились предсказывать структуру белков. Rosetta — проект добровольных вычислений, разработанный в лаборатории Бейкера при Вашингтонском университете и AlphaFold — программа на базе искусственного интеллекта, созданная в Google DeepMind. Это удивительно, ведь данные, которые раньше приходилось добывать годами работы в лаборатории, теперь можно получить за минуту с помощью расчета компьютера. Нейросеть предсказывает уже определенные структуры белков, имея в базе данных десятки тысяч структур. Это значит, что точность предсказания структуры белка на данный момент выше, чем точность прогноза погоды. Как работает программа Программы по предсказанию структуры белков, такие как Rosseta и AlphaFold, работают по похожему принципу. Фактически создатели программ обучили искусственный интеллект предсказывать, как свернется молекула на основе данных из базы уже определенных структур белков. Программу тренируют узнавать элементы структуры, фактически создается огромный каталог, где указано, какие тенденции имеют те или иные участки из аминокислот. Простыми словами можно сказать, что программы были обучены методом перебора.
Помимо этого, есть, к примеру Foldit — онлайн-головоломка об укладе белка. Игра является частью исследовательского проекта Вашингтонского университета, в ней люди могут по-разному укладывать или сворачивать молекулу, играя с ее формой. Игровой процесс не сложен, цепочка аминокислот в нем напоминает кубик Рубика, поэтому в исследовании принимали участие люди без биохимического образования: от школьников до водителей-дальнобойщиков. Гражданская наука Сказанное выше — хороший пример гражданской науки, когда в научный процесс интегрируются не только ученые, но и обычные люди. Такие проекты развиваются и в России, к примеру, школьники привлекаются к сбору данных для научных исследований. Подобная интеграция ведет к демократизации и глобализации науки. К примеру, одной из упомянутых выше программ — AlphaFold — может воспользоваться любой пользователь интернета, способный правильно сформулировать запрос. Что это значит для медицины и для жизни Пандемия коронавируса вызвала интерес людей к биологии — все с нетерпением и вниманием следили за разработкой и тестированием вакцин, а также первыми результатами их применения.
Ответ 845 Молекулярная масса полипептида составляет 30000 у. Определите длину кодирующего его гена, если молекулярная масса одной аминокислоты в среднем равна 100, а расстояние между нуклеотидами в ДНК составляет 0,34 нм. В ответе запишите только соответствующее число. Ответ 306 Установите соответствие между функциями и структурами, участвующими в биосинтезе белка: 1 ген, 2 рибосома, 3 тРНК. Запишите цифры 1-3 в порядке, соответствующем буквам.
Секвенирование ДНК позволяет определить последовательность нуклеотидов, из которых состоит ген, кодирующий белок. Трансляция: после секвенирования ДНК необходимо произвести трансляцию, то есть преобразование генетической информации в последовательность аминокислот. Это происходит за счет работы рибосом, которые считывают мРНК и связывают аминокислоты в цепочку. Масс-спектрометрия: для определения точной последовательности аминокислот в белке используется масс-спектрометрия. Этот метод позволяет определить массу аминокислоты и последовательность их расположения в белке. Биоинформатический анализ: после получения данных о последовательности аминокислот, следует провести биоинформатический анализ. Он включает в себя поиск сходств с уже известными белками, предсказание вторичной структуры и функции белка. Хранение и доступ к данным: информация о первичной структуре белка хранится в специализированных базах данных, таких как UniProt. Эти данные доступны для скачивания или поиска через веб-интерфейс. Изучение первичной структуры белка является основой для дальнейших исследований, таких как изучение вторичной и третичной структуры, а также функции белка.
Зачем нужны ещё три кодона? Об этом расскажу чуть ниже. Универсальность: генетический код един для всех живых организмов — от прокариот до человека. Вырожденность или избыточность : одна и та же аминокислота может быть зашифрована несколькими триплетами обычно от 2 до 6. Это делает хранение и передачу генетического кода более надёжными. Лишь две аминокислоты триптофан и метионин являются исключением: они кодируются одним-единственным триплетом. Однозначность: каждый триплет может кодировать только одну аминокислоту. Неперекрываемость: один и тот же нуклеотид не может быть частью одновременно двух кодонов, расположенных рядом друг с другом. Наличие «знаков препинания» так называемых «стоп-кодонов» между генами. Наконец, перейдём непосредственно к биосинтезу белка.
Биосинтез белка. Генетический код
Следовательно, одна молекула ДНК хранит информацию о структуре многих белков. Информация о структуре белка закодирована в ДНК. Дезоксирибонуклеиновая кислота имеет очень сложную структуру, которую не до конца удалось раcшифровать ученым в наши дни. Знание того, где хранится информация о структуре белка, помогает нам лучше понять его функцию и важность для живых организмов.
Генетический код
- Биосинтез белка и генетический код
- Этапы биосинтеза белка: транскрипция и трансляция
- Где хранится информация о структуре белка
- Лучший ответ: