Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
26Rozdział2Strukturaifunkcjabiałek
sięgenomikąiobejmujeidentyfikacjękodugenetycznego
zarównoludzi,jakiinnychgatunków.Sukcestegoprojek-
tubyłważnymprzełomem,któryzapoczątkowałnowąerę
wbadaniachzdziedzinychemiimedycznej.Jednaknale-
żyzdawaćsobiesprawęzfaktu,żeidentyfikacjaludzkiego
genomuoznaczajedyniepoczątekznaczniedłuższegopro-
cesu.Jakdowiemysięwrozdziale6,DNAstanowijedy-
nieplandziałaniadlasyntezybiałek.Dlategoobecniewiele
badańjestukierunkowanychnaidentyfikacjębiałekwystę-
pującychwewszystkichkomórkachorganizmu,atakżena
sposóbichwzajemnegooddziaływania-tadziedzinanauki
nazywasięproteomiką.Proteomika,zewzględunazło-
żonośćinterakcji,któremogązachodzićmiędzybiałkami
(patrzrozdz.5),stanowiznaczniewiększewyzwanieniż
genomika.Ponadto,typifunkcjabiałekobecnychwkaż-
dejkomórcezależyodrodzajukomórkiitego,czyjestona
wstaniefizjologicznymczyzmienionymchorobowo.Nie-
mniejjednak,poczynionopostępywidentyfikacjistruktury
ifunkcjibiałek,zktórychkilkaokazałosięnowymicela-
midlaleków.Niebyłotołatwezadanie,któredodatkowo
utrudniałfakt,żejestniemożliwetakpoprostuwyprowa-
dzićstrukturybiałektylkonapodstawiepoznanejsekwencji
genów.Dziejesiętak,ponieważróżnebiałkamogąpocho-
dzićzpojedynczegogenu,dotegobiałkasączęstomody
-
fikowanedopieropoichsyntezie(podrozdz.2.5).Istnieje
około40000genów,podczasgdytypowakomórkazawiera
setkitysięcyróżnychbiałek.Ponadtoznajomośćstruktury
białkaniekonieczniewskazuje,jakamożebyćjegofunkcja
lubinterakcje.
Identyfikacjabiałekobecnychwkomórcezazwyczajobej-
mujeanalizęzawartościkomórkiioddzieleniebiałekprzy
użyciutechnikiznanejjakodwuwymiarowaelektroforeza
żelowa.Następniemożebyćwykorzystanaspektrometria
masdookreśleniamasycząsteczkowejkażdegobiałka.
Zakładając,żeuzyskanoczystąpróbkębiałka,możnaziden-
tyfikowaćjegopierwszorzędowąstrukturęzapomocątrady-
cyjnychtechniksekwencjonowania.Analizastrukturydru-
gorzędnejitrzeciorzędnejjesttrudniejsza.Jeślibiałkomoże
zostaćskrystalizowane,jestmożliweokreśleniejegostruk-
turyzapomocąkrystalografiirentgenowskiej.Jednaknie
wszystkiebiałkamogązostaćskrystalizowane,anawetjeśli
mogą,jestmożliwe,żekonformacjawpostacikrystalicznej
różnisięodtejwroztworze.Wostatnichlatachdoidentyfi-
kowaniatrzeciorzędowejstrukturyniektórychbiałek,zpo-
wodzeniem,stosowanajestspektroskopiamagnetycznego
rezonansujądrowego(NMR).
Następniepojawiasięproblemidentyfikacjirolibiałka
wkomórceitego,czybędzieonoprzydatnejakoceldziała-
nialeku.Jeśliokażesię,żejesttoobiecującyceldladziałania
leku,ostatnimproblemempozostajeodkrycielubzaprojek-
towanieleku,którybędzieznimoddziaływać.
PODSUMOWANIE
•
Kolejność,wjakiejaminokwasysąpołączonezesobąwbiałku,
nazywasięstrukturąpierwszorzędową.
•
Drugorzędowastrukturabiałkaodnosisiędoregionówuporząd-
kowanejstrukturywbiałkach,takichjakα-helisy,β-pofałdowane
kartkilubβ-zakręty.
•
Trójwymiarowykształtbiałkanazywanyjestjegostrukturą
trzeciorzędową.
•
Białkazawierającedwielubwięcejpodjednostekmająstruk-
turęczwartorzędową,któraokreśla,wjakisposóbpodjednostki
sąrozmieszczonewzględemsiebie.
•
Strukturydrugorzędne,trzeciorzędoweiczwartorzędowepo-
wstają,abyumożliwićtworzeniekorzystnychwiązańwewnątrz-
cząsteczkowychimiędzycząsteczkowychorazzminimalizować
niekorzystneoddziaływaniamiędzynimi.
•
Preferowanąlokalizacjąaminokwasówzresztamipolarnymijest
zewnętrznapowierzchniabiałka,ponieważumożliwiatointerak-
cjewiązaniawodorowegozwodą.Preferowanąlokalizacjąamino-
kwasówzresztaminiepolarnymijestwnętrzebiałka,ponieważ
ułatwiatooddziaływaniavanderWaalsaorazhydrofobowe.
•Wielebiałekpodlegamodyfkacjompotranslacyjnym.
•Proteomikatobadaniestrukturyifunkcjinowychbiałekodkry-
tychprzezgenomikę.
2.7.Funkcjabiałka
Terazmożemyjużprzejśćdoomówieniaróżnychrodzajów
białek,któresącelemdziałanialeków.
2.7.1.Białkastrukturalne
Białkastrukturalnezwykleniesącelemdziałanialeków.Jed-
nakpewnymwyjątkiemjestbiałkostrukturalne-tubulina.
Cząsteczkitubulinypolimeryzują,tworzącwcytoplazmie
komórkimałerurkizwanemikrotubulami(rys.2.19).
Mikrotubuletepełniąróżnefunkcjewkomórce,wtymod-
powiadajązautrzymaniekształtu,egzocytozęiuwalnianie
neuroprzekaźników.Sąonerównieżzaangażowanewruch-
liwośćkomórek.Naprzykładkomórkizapalnezwaneneu-
trofilamitoporuszającesiękomórki,którenormalnieodpo-
wiadajązaochronęorganizmuprzedinfekcją.Mogąjednak
równieżmigrowaćdownętrzastawów,powodującstan
zapalnyawefekciedoprowadzićdozapaleniastawów.
Tubulinamarównieżkluczoweznaczeniedlapodziału
komórek.Gdykomórkamasiępodzielić,jejmikrotubule
ulegajądepolimeryzacji,tworząctubulinę.Tubulinajestna-
stępniepolimeryzowanawceluutworzeniastrukturyzwanej
wrzecionem,któresłużydopodziałudwóchnowopowsta-
łychkomórek.Ponadtowrzecionojeststrukturą,dziękiktó-
rejchromosomyzpierwotnejkomórkisąprzenoszonedo
jąderkomórekpotomnych(rys.2.20).Leki,którychdzia-
łaniejestukierunkowanenatubulinęihamowanietego
procesu,sąskutecznymilekamiprzeciwnowotworowymi
(podrozdz.10.2.2).
Białkastrukturalnewirusówsąważnedlaprzetrwania
wirusapozakomórkągospodarza.Niektóreztychbiałek