ชีววิทยาของโปรตีนควบคุม ฟังก์ชั่นการควบคุมของโปรตีน

วางแผน:

บทนำ

• 1 โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์
• 2 ตัวรับโปรตีน
• 3 โปรตีนควบคุมภายในเซลล์
  • 3.1 โปรตีนควบคุมการถอดเสียง
  • 3.2 ปัจจัยควบคุมการแปล
  • 3.3 ปัจจัยการประกบกัน
  • 3.4 โปรตีนไคเนสและโปรตีนฟอสฟาเตส
วรรณกรรม

บทนำ

ฟังก์ชั่นการควบคุมของโปรตีน— การดำเนินการโดยโปรตีนของการควบคุมกระบวนการในเซลล์หรือในสิ่งมีชีวิตซึ่งเกี่ยวข้องกับความสามารถในการรับและส่งข้อมูล การกระทำของโปรตีนควบคุมสามารถย้อนกลับได้และตามกฎแล้วต้องมีแกนด์ มีการค้นพบโปรตีนควบคุมใหม่ ๆ มากขึ้นเรื่อย ๆ ในปัจจุบันอาจรู้จักเพียงส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น

มีโปรตีนหลายประเภทที่ทำหน้าที่ควบคุม:

• โปรตีน - ตัวรับที่รับรู้สัญญาณ
• โปรตีนสัญญาณ - ฮอร์โมนและสารอื่น ๆ ที่ส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ (หลายอย่างแม้ว่าจะไม่ใช่ทั้งหมด แต่เป็นโปรตีนหรือเปปไทด์)
• โปรตีนควบคุมที่ควบคุมกระบวนการต่างๆ ภายในเซลล์

1. โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์

โปรตีนจากฮอร์โมน (และโปรตีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์) ส่งผลต่อการเผาผลาญและกระบวนการทางสรีรวิทยาอื่นๆ

ฮอร์โมน- สารที่ก่อตัวในต่อมไร้ท่อ จะถูกลำเลียงโดยเลือดและส่งสัญญาณข้อมูล ฮอร์โมนแพร่กระจายแบบสุ่มและทำหน้าที่เฉพาะกับเซลล์ที่มีโปรตีนตัวรับที่เหมาะสมเท่านั้น ฮอร์โมนจับกับตัวรับจำเพาะ ฮอร์โมนมักจะควบคุมกระบวนการที่ช้า เช่น การเติบโตของเนื้อเยื่อแต่ละส่วนและการพัฒนาของร่างกาย แต่มีข้อยกเว้น เช่น อะดรีนาลีน (ดูบทความอะดรีนาลีน) เป็นฮอร์โมนความเครียด ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของกรดอะมิโน ปล่อยออกมาเมื่อแรงกระตุ้นของเส้นประสาทส่งผลต่อ adrenal medulla ในเวลาเดียวกัน หัวใจเริ่มเต้นบ่อยขึ้น ความดันโลหิตเพิ่มขึ้น และการตอบสนองอื่นๆ เกิดขึ้น มันยังทำหน้าที่ในตับ (สลายไกลโคเจน). กลูโคสถูกปล่อยเข้าสู่กระแสเลือดและถูกใช้โดยสมองและกล้ามเนื้อเป็นแหล่งพลังงาน

2. โปรตีนตัวรับ

โปรตีนรีเซพเตอร์ยังสามารถนำมาประกอบกับโปรตีนที่มีหน้าที่ควบคุม โปรตีนเมมเบรน - ตัวรับส่งสัญญาณจากพื้นผิวของเซลล์เข้าด้านในเปลี่ยนมัน พวกมันควบคุมการทำงานของเซลล์โดยจับกับลิแกนด์ที่ "นั่ง" บนตัวรับนี้นอกเซลล์ เป็นผลให้มีการเปิดใช้งานโปรตีนอื่นภายในเซลล์

ฮอร์โมนส่วนใหญ่ทำหน้าที่ในเซลล์ก็ต่อเมื่อมีตัวรับบางอย่างบนเยื่อหุ้มเซลล์ นั่นคือโปรตีนหรือไกลโคโปรตีนอื่น ตัวอย่างเช่น β2-adrenergic receptor อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ตับ ภายใต้ความเครียด โมเลกุลอะดรีนาลีนจะจับกับตัวรับ β2-adrenergic และกระตุ้นมัน ตัวรับที่ถูกกระตุ้นจะกระตุ้นโปรตีน G ซึ่งจับ GTP หลังจากขั้นตอนการส่งสัญญาณระดับกลางหลายขั้นตอน ไกลโคเจนฟอสโฟโรไลซิสก็เกิดขึ้น ตัวรับดำเนินการส่งสัญญาณครั้งแรกที่นำไปสู่การสลายไกลโคเจน หากไม่มีสิ่งนี้ จะไม่มีปฏิกิริยาใดๆ ตามมาภายในเซลล์

3. โปรตีนควบคุมภายในเซลล์

โปรตีนควบคุมกระบวนการที่เกิดขึ้นภายในเซลล์โดยใช้กลไกหลายประการ:

• ปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลดีเอ็นเอ (ปัจจัยการถอดความ)
• โดย phosphorylation (protein kinase) หรือ dephosphorylation (protein phosphatase) ของโปรตีนอื่นๆ
• โดยทำปฏิกิริยากับโมเลกุลไรโบโซมหรืออาร์เอ็นเอ (ปัจจัยควบคุมการแปล)
• ผลกระทบต่อกระบวนการกำจัดอินตรอน (ปัจจัยควบคุมการประกบ)
• อิทธิพลต่ออัตราการสลายตัวของโปรตีนอื่น ๆ (ubiquitins เป็นต้น)

3.1. โปรตีนควบคุมการถอดเสียง

ปัจจัยการถอดความ- นี่คือโปรตีนที่เข้าสู่นิวเคลียสควบคุมการถอดรหัสของ DNA นั่นคือการอ่านข้อมูลจาก DNA เป็น mRNA (การสังเคราะห์ mRNA ตามเทมเพลต DNA) ปัจจัยการถอดรหัสบางอย่างเปลี่ยนโครงสร้างของโครมาติน ทำให้เข้าถึง RNA polymerase ได้มากขึ้น มีปัจจัยการถอดรหัสเสริมหลายอย่างที่สร้างโครงสร้าง DNA ที่ต้องการสำหรับการกระทำที่ตามมาของปัจจัยการถอดรหัสอื่นๆ ปัจจัยการถอดรหัสอีกกลุ่มหนึ่งคือปัจจัยเหล่านั้นที่ไม่จับโดยตรงกับโมเลกุลดีเอ็นเอ แต่จะรวมกันเป็นสารเชิงซ้อนที่ซับซ้อนมากขึ้นโดยใช้ปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนกับโปรตีน

3.2. ปัจจัยควบคุมการแปล

ออกอากาศ- การสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์ของโปรตีนตามเทมเพลต mRNA ที่ดำเนินการโดยไรโบโซม การแปลสามารถควบคุมได้หลายวิธี รวมทั้งด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนปราบปรามที่ผูกมัดกับ mRNA มีหลายกรณีที่ตัวยับยั้งคือโปรตีนที่เข้ารหัสโดย mRNA นี้ ในกรณีนี้ การควบคุมป้อนกลับเกิดขึ้น (ตัวอย่างนี้คือการควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ threonyl-tRNA synthetase)

3.3. ปัจจัยการประกบกัน

ภายในยีนของยูคาริโอต มีบริเวณที่ไม่มีรหัสสำหรับกรดอะมิโน บริเวณเหล่านี้เรียกว่าอินตรอน พวกมันจะถูกแปลงเป็น pre-mRNA ก่อนในระหว่างการถอดรหัส แต่จากนั้นก็ตัดออกโดยเอนไซม์พิเศษ กระบวนการกำจัดอินตรอนนี้ และจากนั้นจึงทำการเย็บต่อปลายของส่วนที่เหลือเข้าด้วยกัน เรียกว่า การประกบ (การเชื่อมขวาง การประกบ) Splicing ดำเนินการโดยใช้ RNA ขนาดเล็ก ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับโปรตีน เรียกว่า splicing regulatory factor Splicing เกี่ยวข้องกับโปรตีนที่มีฤทธิ์ของเอนไซม์ พวกเขาให้รูปแบบที่ต้องการก่อน mRNA ในการประกอบคอมเพล็กซ์ (spliceosome) จำเป็นต้องใช้พลังงานในรูปของโมเลกุล ATP ที่แยกได้ ดังนั้นคอมเพล็กซ์นี้จึงมีโปรตีนที่มีกิจกรรม ATPase

มีการประกบทางเลือก ลักษณะการประกบถูกกำหนดโดยโปรตีนที่สามารถจับกับโมเลกุลอาร์เอ็นเอในบริเวณอินตรอนหรือบริเวณชายแดนเอ็กซอน-อินตรอน โปรตีนเหล่านี้สามารถป้องกันการกำจัดอินตรอนบางส่วนและในขณะเดียวกันก็ส่งเสริมการตัดตอนของผู้อื่น การควบคุมเป้าหมายของการประกบอาจมีนัยสำคัญทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น ในแมลงหวี่ Drosophila การต่อแบบทางเลือกรองรับกลไกการกำหนดเพศ

3.4. โปรตีนไคเนสและโปรตีนฟอสฟาเตส

บทบาทที่สำคัญที่สุดในการควบคุมกระบวนการภายในเซลล์นั้นเล่นโดยโปรตีนไคเนส - เอนไซม์ที่กระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานของโปรตีนอื่น ๆ โดยยึดกลุ่มฟอสเฟตเข้ากับพวกมัน

โปรตีนไคเนสควบคุมการทำงานของโปรตีนอื่น ๆ โดย phosphorylation - การเติมกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างในกรดอะมิโนที่มีกลุ่มไฮดรอกซิล ฟอสฟอรีเลชั่นมักจะเปลี่ยนการทำงานของโปรตีน เช่น การทำงานของเอนไซม์ เช่นเดียวกับตำแหน่งของโปรตีนในเซลล์

นอกจากนี้ยังมีโปรตีนฟอสฟาเตส - โปรตีนที่แยกกลุ่มฟอสเฟตออก โปรตีนไคเนสและโปรตีนฟอสฟาเตสควบคุมการเผาผลาญเช่นเดียวกับการส่งสัญญาณภายในเซลล์ ฟอสฟอริเลชันและดีฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีนเป็นหนึ่งในกลไกหลักของการควบคุมกระบวนการภายในเซลล์ส่วนใหญ่

วัฏจักรการเปิดใช้งาน G-protein ภายใต้การกระทำของตัวรับ

ดาวน์โหลด
บทคัดย่อนี้มีพื้นฐานมาจากบทความจากวิกิพีเดียภาษารัสเซีย การซิงโครไนซ์เสร็จสมบูรณ์ 07/18/11 07:59:14
บทคัดย่อที่คล้ายกัน:

โปรตีนตามกฎข้อบังคับ

(จาก lat. regulo - จัดเรียง, ปรับ) กลุ่มของโปรตีนที่เกี่ยวข้องในการควบคุมการสลายตัว ชีวเคมี กระบวนการ กลุ่มสำคัญของ R. b. บทความนี้มีไว้สำหรับไครเมีย ซึ่งเป็นโปรตีนที่มีปฏิสัมพันธ์กับ DNA และควบคุมการแสดงออกของยีน (การแสดงออกของยีนในสัญญาณและคุณสมบัติของร่างกาย) ส่วนใหญ่ของอาร์ดังกล่าวจะ ทำงานที่ระดับ การถอดความ(การสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสารหรือ mRNA บนแม่แบบ DNA) และมีหน้าที่ในการกระตุ้นหรือการปราบปราม (การปราบปราม) ของการสังเคราะห์ mRNA (ตามลำดับ โปรตีนกระตุ้นและโปรตีนกด)

รู้จักประมาณ 10 เครื่องอัดฉีด นาอิบ การศึกษาในหมู่พวกเขาคือตัวยับยั้งโปรคาริโอต (แบคทีเรีย, สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) ซึ่งควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแลคโตส (lac-repressor) ใน Escherichia coli (E. coli) และ bacteriophage A repressor การกระทำของพวกเขาเกิดขึ้นได้โดยการผูกมัดเฉพาะ ส่วนของ DNA (ตัวดำเนินการ) ของยีนที่เกี่ยวข้องและขัดขวางการเริ่มต้นของการถอดรหัส mRNA ที่เข้ารหัสโดยยีนเหล่านี้

รีเพรสเซอร์มักจะเป็นไดเมอร์ของสายพอลิเปปไทด์ที่เหมือนกันสองสายโดยจัดวางในทิศทางตรงกันข้ามกัน สารกดประสาทขัดขวางร่างกาย RNA polymeraseเข้าร่วมกับ DNA ในภูมิภาคโปรโมเตอร์ (ไซต์ที่มีผลผูกพันของเอนไซม์ RNA polymerase ที่ขึ้นกับ DNA ซึ่งกระตุ้นการสังเคราะห์ mRNA บนเทมเพลต DNA) และเริ่มการสังเคราะห์ mRNA สันนิษฐานว่าตัวยับยั้งจะป้องกันเฉพาะการเริ่มต้นการถอดรหัสและไม่ส่งผลต่อการยืดตัวของ mRNA

ตัวยับยั้งสามารถควบคุมการสังเคราะห์ได้ - ล. โปรตีนหนึ่งชนิดหรือโปรตีนจำนวนหนึ่งซึ่งมีการประสานกัน ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้จะทำหน้าที่เผาผลาญหนึ่งอย่าง เส้นทาง; ยีนของพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโอเปอเรเตอร์หนึ่งตัว (ชุดของยีนที่เชื่อมโยงถึงกันและพื้นที่ควบคุมที่อยู่ติดกัน)

มิน ตัวยับยั้งสามารถมีอยู่ได้ทั้งในรูปแบบที่ใช้งานและไม่ได้ใช้งาน ขึ้นอยู่กับว่าพวกมันเกี่ยวข้องกับตัวเหนี่ยวนำหรือตัวกดแกน (ตามลำดับ ซับสเตรต ซึ่งมีการเพิ่มหรือลดอัตราการสังเคราะห์ของเอนไซม์เฉพาะหรือไม่ ดู สารควบคุมเอนไซม์); ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ มีลักษณะที่ไม่ใช่โควาเลนต์

เพื่อการแสดงออกของยีนที่มีประสิทธิภาพ ไม่เพียงแต่จำเป็นที่ตัวยับยั้งจะถูกยับยั้งโดยตัวกระตุ้นเท่านั้น แต่ยังต้องรับรู้ถึงสิ่งที่เฉพาะเจาะจงด้วย เชิงบวก สัญญาณเปิดซึ่งเป็นสื่อกลางโดย R. b. ทำงาน "เป็นคู่" กับวัฏจักร อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต (ค่าย). หลังเกี่ยวข้องกับ R. b. (ที่เรียกว่า CAP โปรตีนกระตุ้นของยีน catabolite หรือโปรตีน catabolism activator-BAC) นี่คือเครื่องหรี่ไฟพร้อมท่าเรือ ม. 45,000 หลังจากผูกกับค่ายแล้วจะได้รับความสามารถในการแนบเฉพาะ ภูมิภาคบน DNA เพิ่มประสิทธิภาพการถอดรหัสยีนของโอเปอรอนที่เกี่ยวข้องอย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน CAP ไม่ส่งผลต่ออัตราการเติบโตของสายโซ่ mRNA แต่ควบคุมระยะของการเริ่มต้นการถอดรหัส - การแนบ RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ ตรงกันข้ามกับตัวยับยั้ง CAP (ที่ซับซ้อนกับ cAMP) ช่วยให้จับ RNA polymerase กับ DNA ได้ง่ายขึ้นและทำให้การเริ่มต้นการถอดรหัสบ่อยขึ้น ตำแหน่งที่แนบ CAP กับ DNA ติดกับโปรโมเตอร์โดยตรงจากฝั่งตรงข้ามกับตำแหน่งที่ผู้ปฏิบัติงานได้รับการแปล

กฎเกณฑ์เชิงบวก (เช่น E. coli lac operon) สามารถอธิบายได้ด้วยรูปแบบที่เรียบง่าย: ด้วยการลดความเข้มข้นของกลูโคส (แหล่งคาร์บอนหลัก) แคมป์เพิ่มขึ้น ซึ่งผูกกับ SAR และความซับซ้อนที่เป็นผลกับโปรโมเตอร์ ครั่ง . ผลที่ได้คือ การผูกมัดของ RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ถูกกระตุ้นและอัตราการถอดรหัสของยีนเพิ่มขึ้น เข้ารหัส to-rye ทำให้เซลล์เปลี่ยนไปใช้แหล่งคาร์บอนแลคโตสอื่นได้ มี R.b. พิเศษอื่นๆ (เช่น โปรตีน C) การทำงานของมันอธิบายโดยรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น พวกมันควบคุมยีนช่วงแคบ ๆ และสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวยับยั้งและตัวกระตุ้น

ตัวยับยั้งและตัวกระตุ้นที่จำเพาะของโอเปอเรเตอร์ไม่ส่งผลต่อความจำเพาะของ RNA polymerase เอง ระเบียบระดับสุดท้ายนี้เกิดขึ้นในกรณีที่เกี่ยวข้องกับ Massir การเปลี่ยนแปลงในสเปกตรัมของยีนที่แสดงออก ดังนั้นใน E. coli ยีนที่เข้ารหัสความร้อนช็อกซึ่งแสดงออกในสภาวะความเครียดจำนวนมากของเซลล์จะถูกอ่านโดย RNA polymerase เฉพาะเมื่อรวม R. b.-t พิเศษไว้ในระดับเดียวกัน เรียกว่า ปัจจัย s 32 . ทั้งครอบครัวของอาร์บีเหล่านี้ (s-factors) ที่เปลี่ยนความจำเพาะของโปรโมเตอร์ของ RNA polymerase พบในแบคทีเรียและแบคทีเรียอื่นๆ

ดร. ร. วาไรตี้ ข. เปลี่ยนตัวเร่งปฏิกิริยา Saint-va RNA polymerase (โปรตีนป้องกันปลายสายที่เรียกว่า) ดังนั้นในแบคเทอริโอฟาจ X โปรตีนสองชนิดดังกล่าวจึงเป็นที่รู้จัก ทูไรย์ปรับเปลี่ยน RNA polymerase เพื่อไม่ให้เชื่อฟังสัญญาณเซลล์ของการสิ้นสุด (สิ้นสุด) ของการถอดรหัส (ซึ่งจำเป็นสำหรับการแสดงออกเชิงแอคทีฟของยีนฟาจ)

รูปแบบทั่วไปของพันธุกรรม การควบคุม รวมถึงการทำงานของ R.b. ยังใช้ได้กับแบคทีเรียและเซลล์ยูคาริโอต (สิ่งมีชีวิตทั้งหมด ยกเว้นแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน)

ยูคาริโอต เซลล์ตอบสนองต่อ ext. โดยหลักการแล้ว (สำหรับพวกเขา) ในลักษณะเดียวกับที่เซลล์แบคทีเรียตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารอาหาร เข้าใน สิ่งแวดล้อมกล่าวคือ โดยการกดขี่หรือกระตุ้นแบบย้อนกลับได้ (การกดขี่) ของยีนแต่ละตัว ในเวลาเดียวกัน ร. ข. ควบคุมพร้อมกัน จำนวนมากยีนสามารถนำมาใช้ในการย่อยสลายได้ ชุดค่าผสม พันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน กฎระเบียบสามารถให้ความแตกต่าง การพัฒนาสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนทั้งหมดเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ คีย์ R. b. จำนวนค่อนข้างน้อย

ในระบบการควบคุมการทำงานของยีนในยูคาริโอตมีการเพิ่ม ระดับที่ขาดในแบคทีเรีย กล่าวคือ การแปลนิวคลีโอโซมทั้งหมด (ซ้ำหน่วยย่อย โครมาติน)ที่เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยการถอดความ ให้อยู่ในรูปแบบที่ใช้งานอยู่ (ไม่ควบแน่น) ในเซลล์เหล่านั้นซึ่งเซลล์นี้ควรทำงานตามหน้าที่ สันนิษฐานว่ามีชุดของ R. b. ที่เฉพาะเจาะจงซึ่งไม่มีอะนาลอกในโปรคาริโอต สิ่งเหล่านี้ไม่เพียงรับรู้เฉพาะ ส่วนของโครมาติน (หรือ DNA) แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางอย่างในบริเวณข้างเคียง R. ซึ่งคล้ายกับตัวกระตุ้นและตัวยับยั้งแบคทีเรีย เห็นได้ชัดว่ามีส่วนร่วมในการควบคุมการถอดรหัสยีนที่แยกจากกันในบริเวณที่ออกฤทธิ์ โครมาติน

คลาสที่กว้างขวาง R. b. ยูคาริโอต- โปรตีนตัวรับฮอร์โมนสเตียรอยด์

ลำดับกรดอะมิโน R.b. ที่เรียกว่าเข้ารหัส ยีนควบคุม การยับยั้งการกลายพันธุ์ของตัวยับยั้งนำไปสู่การสังเคราะห์ mRNA ที่ไม่สามารถควบคุมได้และด้วยเหตุนี้โปรตีนบางชนิด (เป็นผลให้ แปล-การสังเคราะห์โปรตีนบนเทมเพลต mRNA) สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเรียกว่า การกลายพันธุ์ที่เป็นส่วนประกอบ การสูญเสียตัวกระตุ้นส่งผลให้การสังเคราะห์โปรตีนควบคุมลดลงอย่างต่อเนื่อง

ย่อ: Strayer L., ชีวเคมี, ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ เล่ม 3, M. , 1985, p. 112-25.

ป.ล. อิวานอฟ

สารานุกรมเคมี - ม.: สารานุกรมโซเวียต. เอ็ด. I. L. Knunyants. 1988 .

ดูว่า "REGULATORY PROTEINS" ในพจนานุกรมอื่นๆ คืออะไร:

กระรอก- เฉพาะสำหรับพัฟ กลุ่มโปรตีนนิวเคลียร์ที่ต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการกระตุ้นยีนในพัฟของโครโมโซมโพลีทีน โปรตีนเหล่านี้รวมถึงปัจจัยการถอดรหัสที่เหมาะสม (RNA polymerase II, โปรตีนควบคุม ฯลฯ ) รวมถึงจำนวน ... ... คู่มือนักแปลทางเทคนิค

พัฟโปรตีนจำเพาะ- โปรตีนจำเพาะสำหรับพัฟ * โปรตีนจำเพาะพัฟ * โปรตีนจำเพาะพัฟเป็นกลุ่มโปรตีนนิวเคลียร์ที่ต่างกันซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการกระตุ้นยีนในพัฟของโครโมโซมโพลีทีน โปรตีนเหล่านี้เป็นเอ็นไซม์ที่...

คำนี้มีความหมายอื่น ดูโปรตีน (ความหมาย) โปรตีน (โปรตีน โพลีเปปไทด์) น้ำหนักโมเลกุลสูง อินทรียฺวัตถุประกอบด้วยกรดอัลฟาอะมิโนที่เชื่อมต่อเป็นสายโซ่โดยพันธะเปปไทด์ ในสิ่งมีชีวิต ... ... Wikipedia

ไวโซโคมอล. เป็นธรรมชาติ โพลีเมอร์ที่สร้างขึ้นจากเรซิดิวกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อด้วยพันธะเอไมด์ (เปปไทด์) hSOCHNHCH B. แต่ละตัวมีลักษณะเฉพาะ ลำดับกรดอะมิโนและแต่ละช่องว่าง โครงสร้าง (โครงสร้าง) บน… … สารานุกรมเคมี

โปรตีน สารประกอบอินทรีย์โมเลกุลสูง ไบโอโพลีเมอร์ สร้างขึ้นจากสารตกค้างของกรดอะมิโนแอล 20 ชนิด เชื่อมต่อเป็นลำดับหนึ่งเป็นสายโซ่ยาว น้ำหนักโมเลกุลของโปรตีนแตกต่างกันไปตั้งแต่ 5 พันถึง 1 ล้าน ชื่อ ... ... พจนานุกรมสารานุกรม

โปรตีนควบคุม- * โปรตีนควบคุม * โปรตีนควบคุม - โปรตีนที่ควบคุมกระบวนการเมทริกซ์โดยแนบเข้ากับส่วนควบคุมของ DNA โปรตีนที่จับกับ DNA ที่เสียหาย พันธุศาสตร์ พจนานุกรมสารานุกรม

โปรตีนอินทรีย์น้ำหนักโมเลกุลสูง สารประกอบที่สร้างจากสารตกค้างของกรดอะมิโน พวกเขาเล่นบทบาทหลักในชีวิต การแสดงมากมาย ทำหน้าที่ในโครงสร้าง การพัฒนา และเมแทบอลิซึม มล. m. B. จาก PROTEINS ’5000 ถึงอื่นๆอีกมากมาย ... ...

- (Sciurus) สกุลของกระรอก ความยาว ลำตัว 20 31 ซม. ปีนได้ดีและเคลื่อนตัวผ่านต้นไม้ หางยาวเป็นพวง (20-30 ซม.) ทำหน้าที่เป็นหางเสือเมื่อกระโดด ตกลง. 40 สายพันธุ์ในภาคเหนือ ซีกโลกและไปทางใต้ อเมริกาในป่าภูเขาและที่ราบลุ่ม รวมทั้งเกาะ ... ... พจนานุกรมสารานุกรมชีวภาพ

โปรตีน โปรตีน สารอินทรีย์โมเลกุลใหญ่ สารประกอบที่สร้างจากสารตกค้างของกรดอะมิโน พวกมันมีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด มีส่วนร่วมในโครงสร้าง การพัฒนา และเมแทบอลิซึมของพวกมัน มล. m. B. จาก 5,000 ถึง mn. ล้าน... พจนานุกรมสารานุกรมชีวภาพ

กระรอก- โปรตีน โปรตีน สารอินทรีย์โมเลกุลสูงที่สร้างขึ้นจากสารตกค้างของกรดอะมิโน พวกเขามีบทบาทสำคัญในชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดโดยเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และเนื้อเยื่อและทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา (เอนไซม์) กฎระเบียบ ... ... เกษตรกรรม. พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่

เช่น ตัวรับฮอร์โมนหรือหน่วยย่อยควบคุมโปรตีนไคเนส (เอนไซม์ที่กระตุ้นโดยค่าย) มีกิจกรรมที่ควบคุมการผูกมัดของลิแกนด์ควบคุม (เช่น ฮอร์โมนและแคมป์ตามลำดับ) เพื่อให้กิจกรรมของโปรตีนในคลาสนี้ถูกควบคุมโดยลิแกนด์โดยเฉพาะ อันดับแรก โมเลกุลดังกล่าวต้องมีตำแหน่งที่เกาะลิแกนด์โดยเฉพาะ (และตามกฎที่มีความสัมพันธ์สูง) ซึ่งทำให้โมเลกุลสามารถแยกแยะได้ ลิแกนด์จากสารเคมีอื่นๆ นอกจากนี้ โปรตีนต้องมีโครงสร้างดังกล่าวซึ่งเป็นผลมาจากการจับลิแกนด์ โครงสร้างของมันสามารถเปลี่ยนแปลงได้ กล่าวคือ เปิดใช้งานการดำเนินการด้านกฎระเบียบ ตัวอย่างเช่น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การจับจำเพาะของ cAMP กับหน่วยย่อยควบคุมของโปรตีนไคเนสแต่ละตัวส่งผลให้สัมพรรคภาพการจับของหน่วยย่อยนี้ลดลงกับหน่วยย่อยเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ ทำให้เกิดการแยกตัวของหน่วยย่อยโปรตีนทั้งสองของเอนไซม์ หน่วยย่อยของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปล่อยออกมาจากการยับยั้งของหน่วยย่อยด้านกฎระเบียบ ถูกกระตุ้นและเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีน ฟอสฟอรีเลชั่นเปลี่ยนคุณสมบัติของโปรตีนบางชนิด ซึ่งส่งผลต่อกระบวนการภายใต้การควบคุมของค่าย

สำหรับกลุ่มของฮอร์โมนที่เป็นของฮอร์โมนการเจริญเติบโต ลำดับนิวคลีโอไทด์ของ mRNA ที่เข้ารหัสการสังเคราะห์ได้รับการระบุบางส่วน (Baxter J.D. ea, 1979) กรดอะมิโนแต่ละตัวต้องการนิวคลีโอไทด์สามตัวใน DNA (และดังนั้นใน mRNA ที่คัดลอกมาจากมัน) แม้ว่านิวคลีโอไทด์สามเท่า (โคดอน) ที่ให้มาจะสัมพันธ์กับกรดอะมิโนที่ให้มา แต่ก็สามารถมีโคดอนได้หลายตัวสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน "ความเสื่อม" ของรหัสพันธุกรรมนี้ทำให้ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนที่กำหนดทั้งสองซึ่งกำหนดโครงสร้างของฮอร์โมนทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันมากหรือน้อยกว่าที่พบในโปรตีน ดังนั้น ถ้าโปรตีนสองชนิดร่วมกันมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโนแบบสุ่ม ดังนั้น ลำดับ กรดนิวคลีอิกสามารถแสดงความแตกต่างอย่างมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับยีนที่เข้ารหัสการสังเคราะห์ฮอร์โมนของกลุ่ม somatotropin จะไม่เป็นเช่นนั้น ความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดนิวคลีอิกสูงกว่าความคล้ายคลึงของลำดับกรดอะมิโน (Baxter J.D. ea, 1979) ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์และ chorionic somatomammotropin ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน 87% มีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดนิวคลีอิก 93% ใน mRNAs ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์และหนูแรทมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน 70% และ mRNA ของพวกมันแสดงความคล้ายคลึงของลำดับกรดนิวคลีอิก 75% ในบางภูมิภาคของ mRNA ของฮอร์โมนการเจริญเติบโตของหนูและมนุษย์ chorionic somatomammotropin (mRNA ของฮอร์โมนสองชนิดที่แตกต่างกันในสองชนิด) ความคล้ายคลึงกันคือ 85% ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเบสเพียงเล็กน้อยใน DNA ทำให้เกิดความแตกต่างของฮอร์โมน ดังนั้น ข้อมูลเหล่านี้จึงสนับสนุนข้อสรุปว่ายีนของฮอร์โมนเหล่านี้มีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน จากจุดยืนของแนวคิดข้างต้นเกี่ยวกับสัญลักษณ์และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ฮอร์โมนแต่ละชนิดในกลุ่มนี้มีผลต่อการเจริญเติบโตอย่างมีนัยสำคัญ ฮอร์โมนการเจริญเติบโตเป็นปัจจัยที่กำหนดการเติบโตเชิงเส้น โปรแลคตินมีบทบาทสำคัญในกระบวนการให้นมและช่วยให้การเจริญเติบโตของทารกแรกเกิด Chorionic somatomammotropin แม้ว่าจะยังไม่มีการกำหนดความสำคัญทางสรีรวิทยาอย่างชัดเจน แต่ก็สามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตของมดลูกโดยการนำสารอาหารเข้าสู่ร่างกายของมารดาที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์ (

โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมเมแทบอลิซึมสามารถทำหน้าที่เป็นลิแกนด์ (เช่น ฮอร์โมนเปปไทด์) เช่น โต้ตอบกับโปรตีนอื่น ๆ เช่น ตัวรับฮอร์โมน ซึ่งมีผลด้านกฎระเบียบ โปรตีนควบคุมอื่นๆ เช่น ตัวรับฮอร์โมนหรือหน่วยย่อยควบคุมโปรตีนไคเนส (เอนไซม์ที่กระตุ้นโดยค่าย) มีกิจกรรมที่ควบคุมโดยการจับกันของลิแกนด์ควบคุม (เช่น ฮอร์โมนและแคมป์ ตามลำดับ) (ดูบทที่ 4) เพื่อให้กิจกรรมของโปรตีนในคลาสนี้ถูกควบคุมโดยลิแกนด์โดยเฉพาะ อันดับแรก โมเลกุลดังกล่าวต้องมีตำแหน่งที่เกาะลิแกนด์โดยเฉพาะ (และตามกฎที่มีความสัมพันธ์สูง) ซึ่งทำให้โมเลกุลสามารถแยกแยะได้ ลิแกนด์จากสารเคมีอื่นๆ นอกจากนี้ โปรตีนต้องมีโครงสร้างดังกล่าวซึ่งเป็นผลมาจากการจับลิแกนด์ โครงสร้างของมันสามารถเปลี่ยนแปลง กล่าวคือ จัดให้มีความเป็นไปได้ของการดำเนินการควบคุม ตัวอย่างเช่น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม การจับจำเพาะของ cAMP กับหน่วยย่อยควบคุมของโปรตีนไคเนสบางชนิดส่งผลให้สัมพรรคภาพการจับของหน่วยย่อยนี้ลดลงกับหน่วยย่อยเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ (ดูบทที่ 4) ทำให้เกิดการแยกตัวของหน่วยย่อยโปรตีนทั้งสองของเอนไซม์ หน่วยย่อยของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปล่อยออกมาจากการยับยั้งของหน่วยย่อยด้านกฎระเบียบ ถูกกระตุ้นและเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชั่นของโปรตีน ฟอสฟอรีเลชั่นเปลี่ยนคุณสมบัติของโปรตีนบางชนิด ซึ่งส่งผลต่อกระบวนการภายใต้การควบคุมของค่าย อันตรกิริยาของฮอร์โมนสเตียรอยด์กับตัวรับของพวกมันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรูปแบบดังกล่าวในระยะหลังซึ่งทำให้พวกมันสามารถจับกับนิวเคลียสของเซลล์ได้ (ดูบทที่ 4) ปฏิสัมพันธ์นี้ยังเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของตัวรับอื่นๆ ที่มีความสำคัญในการไกล่เกลี่ยผลของฮอร์โมนสเตียรอยด์ต่อการถอดรหัส mRNA บางประเภท
เพื่อให้มีหน้าที่เฉพาะทางและจำเพาะสูงเช่นนี้ โปรตีนซึ่งเป็นผลมาจากวิวัฒนาการของยีนที่กำหนดลำดับกรดอะมิโนของพวกมัน จึงต้องได้รับโครงสร้างที่มีอยู่ในปัจจุบัน ในบางกรณี ยีนอื่นๆ ก็มีส่วนร่วมในกระบวนการเช่นกัน โดยเข้ารหัสการสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่ปรับเปลี่ยนโปรตีนควบคุมเอง (เช่น โดยไกลโคซิเลชัน) เห็นได้ชัดว่าการวิวัฒนาการของยีนเกิดขึ้นเนื่องจากกลไกต่างๆ เช่น การกลายพันธุ์ของยีนที่มีอยู่ก่อนและการรวมตัวใหม่ของส่วนต่างๆ ของยีนต่างๆ (ตามที่กล่าวไว้) สิ่งนี้กำหนดข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับวิวัฒนาการของโปรตีน จากมุมมองของวิวัฒนาการ การปรับเปลี่ยนโครงสร้างที่มีอยู่อาจจะง่ายกว่าการสร้างยีนใหม่ทั้งหมด ในเรื่องนี้ การมีอยู่ของความคล้ายคลึงบางอย่างในลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนต่างๆ อาจไม่เกิดขึ้นอย่างคาดไม่ถึง เนื่องจากยีนของพวกมันอาจเกิดขึ้นอันเป็นผลมาจากวิวัฒนาการของสารตั้งต้นทั่วไป เนื่องจากดังที่กล่าวไว้ข้างต้น บริเวณโปรตีนที่ปรับให้เหมาะกับลิแกนด์ควบคุม เช่น แคมป์และสเตียรอยด์หรือแอนะล็อก จะต้องมีอยู่แล้วเมื่อลิแกนด์เหล่านี้ปรากฏขึ้น จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะจินตนาการว่าการดัดแปลงยีนของโปรตีนดังกล่าวจะนำไปสู่ การสังเคราะห์โปรตีนอื่น ๆ ที่มีความจำเพาะในการจับสูงของลิแกนด์ควบคุม
ในรูป รูปที่ 2-2 แสดงโครงร่างสมมุติฐานอย่างใดอย่างหนึ่งสำหรับวิวัฒนาการของกลูโคทรานสเฟอเรสดั้งเดิมเป็นโปรตีนควบคุมสามประเภทที่มีอยู่: แบคทีเรียที่จับกับโปรตีน (CAP หรือ CRP) ซึ่งควบคุมการถอดรหัสของยีนหลายตัวที่เข้ารหัสเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแลคโตส เช่นเดียวกับโปรตีนที่จับกับแคมป์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ควบคุมการทำงานของโปรตีนไคเนสที่ขึ้นกับแคมป์ ซึ่งเป็นสื่อกลางในการทำงานของแคมป์ในมนุษย์ (ดูบทที่ 4) และอะดีนิเลต ไซคเลส (ดูบทที่ 4) สำหรับโปรตีนจากแบคทีเรียและไคเนส ตำแหน่งที่จับ ATP ของกลูโคคิเนสดั้งเดิมได้พัฒนาไปสู่การหาความจำเพาะในการจับแคมป์ที่มากขึ้น โปรตีนจากแบคทีเรียยังได้รับความสามารถในการจับโพลีนิวคลีโอไทด์ (DNA) เพิ่มเติมอีกด้วย วิวัฒนาการของไคเนสเกี่ยวข้องกับการได้มาซึ่งความสามารถของกลูโคฟอสโฟทรานสเฟอเรสต่อโปรตีนฟอสโฟรีเลต ในที่สุด อะดีนิเลตไซโคลสยังสามารถเกิดขึ้นได้จากกลูโคคิเนสโดยแทนที่ฟังก์ชันที่สร้าง ADP ด้วยฟังก์ชันที่สร้างแคมป์ ข้อสรุปเหล่านี้ไม่สามารถเป็นเพียงการสมมุติเท่านั้น อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการของโมเลกุลของโปรตีนควบคุมที่แจกแจงไว้สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไร

ข้าว. 2-2. ต้นกำเนิดที่เสนอของไคเนสโปรตีนที่ขึ้นกับค่าย, อะดีนิเลตไซโคลสและโปรตีนควบคุมการจับแคมป์ของแบคทีเรีย (Baxter, MacLeod)
แม้ว่ารายละเอียดมากมายในภาพวิวัฒนาการของโปรตีนจะหายไป แต่ข้อมูลที่มีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับโครงสร้างของโปรตีนและยีนเป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์คำถามว่ายีนของฮอร์โมนโพลีเปปไทด์บางตัวมีต้นกำเนิดมาจากยีนสารตั้งต้นทั่วไปหรือไม่ ฮอร์โมนโพลีเปปไทด์แต่ละตัวสามารถจัดกลุ่มได้ตามความคล้ายคลึงของโครงสร้าง ไม่มีอะไรน่าประหลาดใจในความจริงที่ว่าฮอร์โมนที่อยู่ในกลุ่มเดียวกันอาจมีผลทางสรีรวิทยาที่คล้ายคลึงกันที่เกิดจากฮอร์โมนเหล่านี้รวมถึงกลไกการทำงานที่คล้ายคลึงกัน ดังนั้นโกรทฮอร์โมน (GH) โปรแลคติน และโซมาโตแมมโมโทรปิน chorionic (รกแลคโตเจน) มีลักษณะดังนี้ ระดับสูงความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน ฮอร์โมนไกลโคโปรตีน - ฮอร์โมนไทโรโทรปิก (TSH), ฮอร์โมน chorionic gonadotropin ของมนุษย์ (เอชซีจี), ​​ฮอร์โมนกระตุ้นรูขุมขน (FSH) และฮอร์โมนลูทีนไนซ์ (LH) - ประกอบด้วยสองหน่วยย่อย แต่ละหน่วย (A-chain) เหมือนกันหรือเกือบจะเหมือนกันสำหรับ ฮอร์โมนทั้งหมดของกลุ่มที่กำหนด ลำดับกรดอะมิโนของหน่วยย่อย B ในฮอร์โมนต่างๆ แม้ว่าจะไม่เหมือนกัน แต่ก็มีความคล้ายคลึงกันของโครงสร้าง ความแตกต่างเหล่านี้ในสายโซ่ B ที่มีแนวโน้มว่าจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในการให้ข้อมูลความจำเพาะต่อปฏิสัมพันธ์ของฮอร์โมนแต่ละชนิดกับเนื้อเยื่อเป้าหมาย อินซูลินแสดงให้เห็นโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันและแชร์กิจกรรมทางชีวภาพกับปัจจัยการเจริญเติบโตอื่น ๆ เช่น somatomedin และกิจกรรมคล้ายอินซูลินที่ไม่ยับยั้ง (NIPA)
สำหรับกลุ่มของฮอร์โมนที่เป็นของฮอร์โมนการเจริญเติบโตนั้น ลำดับนิวคลีโอไทด์ของการเข้ารหัส mRNA ที่เข้ารหัสการสังเคราะห์นั้นได้รับการอธิบายไว้บางส่วนแล้ว กรดอะมิโนแต่ละชนิดต้องการนิวคลีโอไทด์สามตัวใน DNA (และด้วยเหตุนี้ใน mRNA ที่คัดลอกมาจากมัน) แม้ว่านิวคลีโอไทด์สามเท่านี้ (โคดอน) สอดคล้องกับกรดอะมิโนนี้โดยเฉพาะ อาจมีโคดอนหลายตัวสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน "ความเสื่อม" ของรหัสพันธุกรรมดังกล่าวทำให้ลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีนที่กำหนดทั้งสอง ซึ่งกำหนดโครงสร้างของฮอร์โมนทั้งสองมีความคล้ายคลึงกันมากหรือน้อยกว่าที่พบในโปรตีน ดังนั้น ถ้าโปรตีนสองชนิดมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโนแบบสุ่ม ดังนั้นลำดับกรดนิวคลีอิกอาจแสดงความแตกต่างอย่างมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับยีนที่เข้ารหัสการสังเคราะห์ฮอร์โมนของกลุ่ม somatotropin จะไม่เป็นเช่นนั้น ความคล้ายคลึงของลำดับกรดนิวคลีอิกสูงกว่าความคล้ายคลึงของลำดับกรดอะมิโน ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์และ somatomammotropin ของมนุษย์ chorionic ซึ่งมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน 87% มีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดนิวคลีอิก 93% ใน mRNAs ฮอร์โมนการเจริญเติบโตของมนุษย์และหนูแรทมีความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน 70% และ mRNA ของพวกมันแสดงความคล้ายคลึงของลำดับกรดนิวคลีอิก 75% ในบางภูมิภาคของ mRNA ของฮอร์โมนการเจริญเติบโตของหนูและมนุษย์ chorionic somatomammotropin (mRNA ของฮอร์โมนสองชนิดที่แตกต่างกันในสองสายพันธุ์ทางชีววิทยา) ความคล้ายคลึงกันคือ 85% (รูปที่ 2-3) ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงเบสเพียงเล็กน้อยใน DNA ทำให้เกิดความแตกต่างของฮอร์โมน ดังนั้น ข้อมูลเหล่านี้จึงสนับสนุนข้อสรุปว่ายีนของฮอร์โมนเหล่านี้มีวิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน จากจุดยืนของแนวคิดข้างต้นเกี่ยวกับสัญลักษณ์และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น ฮอร์โมนทั้งสามชนิดในกลุ่มนี้มีผลต่อการเจริญเติบโตอย่างมีนัยสำคัญ (ดูด้านล่าง) ฮอร์โมนการเจริญเติบโตเป็นปัจจัยที่กำหนดการเติบโตเชิงเส้น โปรแลคตินมีบทบาทสำคัญในกระบวนการให้นมและช่วยให้การเจริญเติบโตของทารกแรกเกิด Chorionic somatomammotropin แม้ว่าความสำคัญทางสรีรวิทยายังไม่ได้รับการจัดตั้งขึ้นอย่างแม่นยำ แต่ก็สามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตของมดลูกโดยนำสารอาหารเข้าสู่ร่างกายของมารดาเพื่อการเจริญเติบโตของทารกในครรภ์

ข้าว. 2-3. ความคล้ายคลึงกันของลำดับกรดอะมิโน (AA) ในฮอร์โมนการเจริญเติบโตของหนู (GRH) และ chorionic somatomammotropin ของมนุษย์ (แลคโตเจนในครรภ์มนุษย์, PLC) และลำดับกรดนิวคลีอิกใน RNA ของผู้ส่งสารซึ่งเข้ารหัสการสังเคราะห์ฮอร์โมนทั้งสองนี้ ชื่อของกรดอะมิโนเป็นตัวย่อ เช่นเดียวกับชื่อของกรดนิวคลีอิก บริเวณที่สอดคล้องกับลำดับกรดอะมิโน 134-149 ถูกแสดงไว้ กรดนิวคลีอิกที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันและกรดอะมิโนถูกขีดเส้นใต้ (Baxter et al.) U - uridine, C - cytosine, A - adenosine, G - guanosine

การทำงานของยีนในสิ่งมีชีวิตใด ๆ - โปรคาริโอต ยูคาริโอต เซลล์เดียวหรือหลายเซลล์ - ถูกควบคุมและประสานงาน

ยีนที่ต่างกันมีกิจกรรมทางโลกที่แตกต่างกัน บางส่วนมีลักษณะเป็นกิจกรรมคงที่ ยีนดังกล่าวมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนที่จำเป็นสำหรับเซลล์หรือสิ่งมีชีวิตตลอดชีวิต ตัวอย่างเช่น ยีนที่มีผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เอทีพี ยีนส่วนใหญ่มีกิจกรรมเป็นระยะ ๆ พวกมันทำงานเฉพาะในช่วงเวลาหนึ่งเมื่อมีความจำเป็นสำหรับผลิตภัณฑ์ของพวกเขา - โปรตีน ยีนยังมีระดับกิจกรรมต่างกัน (ต่ำหรือสูง)

โปรตีนของเซลล์จัดเป็นกฎเกณฑ์และโครงสร้าง โปรตีนควบคุมสังเคราะห์ยีนควบคุมและควบคุมการทำงานของยีนโครงสร้างยีนโครงสร้างเข้ารหัสโปรตีนโครงสร้างที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับโครงสร้าง เอนไซม์ การขนส่ง และการทำงานอื่นๆ (ยกเว้นการควบคุม!)

ระเบียบการสังเคราะห์โปรตีนดำเนินการในทุกขั้นตอนของกระบวนการนี้: การถอดความ การแปล และการดัดแปลงหลังการแปล ไม่ว่าจะโดยการเหนี่ยวนำหรือโดยการกดขี่

การควบคุมกิจกรรมของยีนในสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตนั้นซับซ้อนกว่าการควบคุมการแสดงออกของยีนโปรคาริโอตซึ่งถูกกำหนดโดยความซับซ้อนของการจัดระเบียบของสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอตและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์หลายเซลล์ ในปี 1961 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส F. Jacob, J. Monod และ A. Lvov ได้จัดทำแบบจำลองการควบคุมทางพันธุกรรมของการสังเคราะห์โปรตีนที่กระตุ้นการดูดซึมของแลคโตสโดยเซลล์ ซึ่งเป็นแนวคิดของโอเปอรอน

โอเปร่าเป็นกลุ่มของยีนที่ควบคุมโดยยีนควบคุมตัวเดียว

ยีนควบคุมเป็นยีนที่มีกิจกรรมต่ำอย่างต่อเนื่อง มีการสังเคราะห์โปรตีนปราบปราม ซึ่งเป็นโปรตีนควบคุมที่สามารถผูกมัดกับผู้ปฏิบัติงานและทำให้ไม่ทำงาน

โอเปอเรเตอร์เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการอ่านข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งควบคุมการทำงานของยีนที่มีโครงสร้าง

ยีนโครงสร้างของแลคโตสโอเปอรอนมีข้อมูลเกี่ยวกับเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแลคโตส ดังนั้นแลคโตสจะทำหน้าที่เป็นตัวเหนี่ยวนำ - ตัวแทนที่เริ่มต้นการทำงานของโอเปอเรเตอร์

โปรโมเตอร์คือตำแหน่งที่ยึดติด RNA polymerase

เทอร์มิเนเตอร์คือจุดสิ้นสุดของการสังเคราะห์ mRNA

ในกรณีที่ไม่มีตัวเหนี่ยวนำ ระบบจะไม่ทำงาน เนื่องจากตัวกด "ปราศจาก" จากตัวเหนี่ยวนำ - แลคโตส - เชื่อมต่อกับตัวดำเนินการ ในกรณีนี้ เอ็นไซม์ RNA polymerase ไม่สามารถเร่งกระบวนการสังเคราะห์ mRNA ได้ หากพบแลคโตส (ตัวเหนี่ยวนำ) ในเซลล์ ปฏิกิริยากับตัวยับยั้งจะเปลี่ยนโครงสร้างของมัน ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ตัวยับยั้งจะปล่อยตัวดำเนินการ RNA polymerase จับกับโปรโมเตอร์ การสังเคราะห์ mRNA เริ่มต้นขึ้น (การถอดความยีนโครงสร้าง) จากนั้นโปรตีนจะถูกสร้างขึ้นบนไรโบโซมตามโปรแกรมของ mRNA-lactose operon ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอต โมเลกุล mRNA หนึ่งตัวจะเขียนข้อมูลจากยีนโครงสร้างทั้งหมดของโอเปอรอน นั่นคือ โอเปอเรเตอร์คือหน่วยการถอดความ การถอดความจะดำเนินต่อไปตราบใดที่โมเลกุลแลคโตสยังคงอยู่ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ทันทีที่โมเลกุลทั้งหมดได้รับการประมวลผลโดยเซลล์ ตัวยับยั้งจะปิดตัวดำเนินการ และการสังเคราะห์ mRNA จะหยุดลง

ดังนั้น การสังเคราะห์ mRNA และดังนั้น การสังเคราะห์โปรตีนจึงต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวด เนื่องจากเซลล์ไม่มีทรัพยากรเพียงพอสำหรับการถอดรหัสและการแปลยีนที่มีโครงสร้างทั้งหมดพร้อมกัน ทั้งโปรและยูคาริโอตจะสังเคราะห์เฉพาะ mRNA ที่จำเป็นต่อการทำหน้าที่พื้นฐานของเซลล์อย่างต่อเนื่องเท่านั้น การแสดงออกของยีนโครงสร้างอื่น ๆ จะดำเนินการภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดของระบบการกำกับดูแลที่กระตุ้นการถอดรหัสเฉพาะเมื่อมีความจำเป็นสำหรับโปรตีนบางชนิด (โปรตีน) ).

โปรตีนควบคุม (จาก lat. regulo - จัดเรียง, ปรับ), กลุ่มของโปรตีน มีส่วนร่วมในการควบคุมการสลายตัว ชีวเคมี กระบวนการ กลุ่มโปรตีนควบคุมที่สำคัญ ซึ่งบทความนี้กล่าวถึงคือ โปรตีนที่ทำปฏิกิริยากับ DNA และควบคุมการแสดงออกของยีน (การแสดงออกของยีนในลักษณะและคุณสมบัติของสิ่งมีชีวิต) โปรตีนควบคุมเหล่านี้ส่วนใหญ่ทำงานที่ระดับของการถอดรหัส (การสังเคราะห์ RNA ของผู้ส่งสารหรือ mRNA บนเทมเพลต DNA) และมีหน้าที่ในการกระตุ้นหรือปราบปราม (การปราบปราม) ของการสังเคราะห์ mRNA (โปรตีนกระตุ้นและโปรตีนปราบปราม ตามลำดับ) .

รู้จักประมาณ 10 เครื่องอัดฉีด นาอิบ การศึกษาในหมู่พวกเขาคือตัวยับยั้งโปรคาริโอต (แบคทีเรีย, สาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน) ซึ่งควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแลคโตส (lac-repressor) ใน Escherichia coli (E. coli) และ bacteriophage A repressor การกระทำของพวกเขาเกิดขึ้นได้โดยการผูกมัดเฉพาะ ส่วนของ DNA (ตัวดำเนินการ) ของยีนที่เกี่ยวข้องและขัดขวางการเริ่มต้นของการถอดรหัส mRNA ที่เข้ารหัสโดยยีนเหล่านี้

รีเพรสเซอร์มักจะเป็นไดเมอร์ของสายพอลิเปปไทด์ที่เหมือนกันสองสายโดยจัดวางในทิศทางตรงกันข้ามกัน ตัวยับยั้งทางกายภาพป้องกันไม่ให้ RNA polymerase ยึดติดกับ DNA ที่ตำแหน่งโปรโมเตอร์ (ตำแหน่งที่มีผลผูกพันของเอนไซม์ RNA polymerase ที่ขึ้นกับ DNA ซึ่งกระตุ้นการสังเคราะห์ mRNA บนเทมเพลต DNA) และจากการเริ่มต้นการสังเคราะห์ mRNA สันนิษฐานว่าตัวยับยั้งจะป้องกันเฉพาะการเริ่มต้นการถอดรหัสและไม่ส่งผลต่อการยืดตัวของ mRNA

ตัวยับยั้งสามารถควบคุมการสังเคราะห์ได้ - ล. โปรตีนตัวเดียวหรือช่วงของโปรตีน ซึ่งมีการแสดงออกที่ประสานกัน ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือเอนไซม์ที่ให้บริการเมตาบอลิซึม เส้นทาง; ยีนของพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของโอเปอเรเตอร์หนึ่งตัว (ชุดของยีนที่เชื่อมโยงถึงกันและพื้นที่ควบคุมที่อยู่ติดกัน)

มิน ตัวยับยั้งสามารถมีอยู่ได้ทั้งในรูปแบบที่ใช้งานและไม่ได้ใช้งาน ขึ้นอยู่กับว่าพวกมันเกี่ยวข้องกับตัวเหนี่ยวนำหรือตัวกดแกนกลางหรือไม่ (ตามลำดับ สารตั้งต้นในกรณีที่อัตราการสังเคราะห์ของเอนไซม์นั้นเพิ่มขึ้นหรือลดลงโดยเฉพาะ โปรดดูที่ สารควบคุมเอนไซม์) ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ มีลักษณะที่ไม่ใช่โควาเลนต์

เพื่อการแสดงออกของยีนที่มีประสิทธิภาพ ไม่เพียงแต่จำเป็นที่ตัวยับยั้งจะถูกยับยั้งโดยตัวกระตุ้นเท่านั้น แต่ยังต้องรับรู้ถึงสิ่งที่เฉพาะเจาะจงด้วย เชิงบวก สัญญาณเปิดซึ่งเป็นสื่อกลางโดยโปรตีนควบคุมที่ทำงาน "เป็นคู่" กับวัฏจักร อะดีโนซีนโมโนฟอสเฟต (ค่าย). หลังผูกกับโปรตีนควบคุมเฉพาะ (ที่เรียกว่า CAP-protein-activator ของยีน catabolite หรือโปรตีน activator ของ catabolism-BAC) นี่คือเครื่องหรี่ไฟพร้อมท่าเรือ ม. 45,000 หลังจากผูกกับค่ายแล้วจะได้รับความสามารถในการแนบเฉพาะ ภูมิภาคบน DNA เพิ่มประสิทธิภาพการถอดรหัสยีนของโอเปอรอนที่เกี่ยวข้องอย่างรวดเร็ว ในเวลาเดียวกัน CAP ไม่ส่งผลต่ออัตราการเติบโตของสายโซ่ mRNA แต่ควบคุมระยะของการเริ่มต้นการถอดรหัส - การแนบ RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ ตรงกันข้ามกับตัวยับยั้ง CAP (ที่ซับซ้อนกับ cAMP) ช่วยให้จับ RNA polymerase กับ DNA ได้ง่ายขึ้นและทำให้การเริ่มต้นการถอดรหัสบ่อยขึ้น ตำแหน่งที่แนบ CAP กับ DNA ติดกับโปรโมเตอร์โดยตรงจากฝั่งตรงข้ามกับตำแหน่งที่ผู้ปฏิบัติงานได้รับการแปล

กฎเกณฑ์เชิงบวก (เช่น ของ E. coli lac operon) สามารถอธิบายได้โดยง่าย: ด้วยการลดความเข้มข้นของกลูโคส (แหล่งคาร์บอนหลัก) ความเข้มข้นของแคมป์ซึ่งจับกับ CAP จะเพิ่มขึ้น และ ผลลัพธ์ที่ซับซ้อนเพิ่มขึ้นด้วยโปรโมเตอร์ครั่ง ผลที่ได้คือ การจับกันของ RNA polymerase กับโปรโมเตอร์ถูกกระตุ้น และอัตราการถอดรหัสของยีนที่เข้ารหัสเอ็นไซม์ที่ช่วยให้เซลล์เปลี่ยนไปยังแหล่งคาร์บอนอื่น แลคโตส เพิ่มขึ้น มีโปรตีนควบคุมพิเศษอื่นๆ (เช่น โปรตีน C) ซึ่งอธิบายการทำงานด้วยรูปแบบที่ซับซ้อนมากขึ้น พวกมันควบคุมยีนช่วงแคบ ๆ และสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งตัวยับยั้งและตัวกระตุ้น

ตัวยับยั้งและตัวกระตุ้นที่จำเพาะของโอเปอเรเตอร์ไม่ส่งผลต่อความจำเพาะของ RNA polymerase เอง ระเบียบระดับสุดท้ายนี้เกิดขึ้นในกรณีที่เกี่ยวข้องกับ Massir การเปลี่ยนแปลงในสเปกตรัมของยีนที่แสดงออก ดังนั้นใน E. coli ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนช็อตด้วยความร้อนซึ่งแสดงออกในสภาวะเครียดจำนวนหนึ่งของเซลล์จะถูกอ่านโดย RNA polymerase เฉพาะเมื่อมีโปรตีนควบคุมพิเศษที่เรียกว่า ปัจจัย s32 โปรตีนควบคุม (s-factor) ทั้งตระกูล ซึ่งเปลี่ยนความจำเพาะของโปรโมเตอร์ของ RNA polymerase ถูกพบในแบคทีเรียและแบคทีเรียอื่นๆ

ดร. ความหลากหลายของโปรตีนควบคุมการเปลี่ยนแปลงตัวเร่งปฏิกิริยา คุณสมบัติของ RNA polymerase (โปรตีนป้องกันปลายสายที่เรียกว่า) ตัวอย่างเช่น ในแบคทีเรีย X เป็นที่ทราบกันดีว่าโปรตีนสองชนิดดังกล่าวดัดแปลง RNA polymerase เพื่อไม่ให้เชื่อฟังสัญญาณเซลล์ของการสิ้นสุด (สิ้นสุด) ของการถอดรหัส (สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการแสดงออกที่แอคทีฟของยีนฟาจ)

รูปแบบทั่วไปของพันธุกรรม การควบคุม รวมทั้งการทำงานของโปรตีนควบคุม ยังใช้ได้กับแบคทีเรียและเซลล์ยูคาริโอต (สิ่งมีชีวิตทั้งหมดยกเว้นแบคทีเรียและสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน)

ยูคาริโอต เซลล์ตอบสนองต่อ ext. โดยหลักการแล้วส่งสัญญาณ (เช่น ฮอร์โมน) ในลักษณะเดียวกับที่เซลล์แบคทีเรียตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารอาหาร สารในสิ่งแวดล้อม ได้แก่ โดยการกดขี่ย้อนกลับหรือกระตุ้น (derepression) ของยีนแต่ละตัว ในเวลาเดียวกัน โปรตีนควบคุมที่ควบคุมการทำงานของยีนจำนวนมากพร้อมกันสามารถนำมาใช้ในการย่อยสลายได้ ชุดค่าผสม พันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน กฎระเบียบสามารถให้ความแตกต่าง การพัฒนาสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ซับซ้อนทั้งหมดเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์ โปรตีนควบคุมที่สำคัญค่อนข้างน้อย

ในระบบการควบคุมการทำงานของยีนในยูคาริโอตมีการเพิ่ม ระดับที่ไม่พบในแบคทีเรีย กล่าวคือ การแปลนิวคลีโอโซมทั้งหมด (ทำซ้ำหน่วยย่อยของโครมาติน) ที่ประกอบเป็นหน่วยการถอดรหัสให้อยู่ในรูปแบบที่ออกฤทธิ์ (ไม่ควบแน่น) ในเซลล์เหล่านั้นซึ่งยีนนี้ควรทำงานตามหน้าที่ สันนิษฐานว่าชุดของโปรตีนควบคุมจำเพาะที่ไม่มีอะนาลอกในโปรคาริโอตมีส่วนเกี่ยวข้องที่นี่ โปรตีนเหล่านี้ไม่เพียงแต่รู้จักจำเพาะ ส่วนของโครมาติน (หรือ DNA) แต่ยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างบางอย่างในบริเวณข้างเคียง เห็นได้ชัดว่าโปรตีนควบคุมเช่นตัวกระตุ้นและตัวยับยั้งแบคทีเรียมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการถอดรหัสยีนแต่ละตัวในพื้นที่ activir โครมาติน

กลุ่มโปรตีนควบคุมที่กว้างขวาง โปรตีนตัวรับยูคาริโอตของฮอร์โมนสเตียรอยด์

ลำดับกรดอะมิโนของโปรตีนควบคุมนั้นถูกเข้ารหัสโดยสิ่งที่เรียกว่า ยีนควบคุม การยับยั้งการกลายพันธุ์ของตัวยับยั้งนำไปสู่การสังเคราะห์ mRNA ที่ไม่สามารถควบคุมได้ และด้วยเหตุนี้ โปรตีนบางชนิด (อันเป็นผลมาจากการสังเคราะห์โปรตีนการแปลบนเทมเพลต mRNA) สิ่งมีชีวิตดังกล่าวเรียกว่า การกลายพันธุ์ที่เป็นส่วนประกอบ การสูญเสียตัวกระตุ้นอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ทำให้การสังเคราะห์โปรตีนควบคุมลดลงอย่างต่อเนื่อง