Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Протеиногенные аминокислоты составляют небольшую часть всех аминокислот.

Протеиногенные аминокислоты - это аминокислоты , которые биосинтетически включаются в белки во время трансляции . Слово «протеиногенный» означает «создающий белок». На протяжении всей известной жизни существует 22 генетически кодируемых (протеиногенных) аминокислоты, 20 - в стандартном генетическом коде и еще 2, которые могут быть включены с помощью специальных механизмов трансляции. [1]

Напротив, непротеиногенные аминокислоты - это аминокислоты, которые либо не включены в белки (такие как ГАМК , L- ДОФА или трийодтиронин ), неправильно включены вместо генетически кодируемой аминокислоты или не продуцируются напрямую и изолированно стандартными клеточными машины (например, гидроксипролин ). Последнее часто является результатом посттрансляционной модификации белков. Некоторые непротеиногенные аминокислоты включены в нерибосомные пептиды, которые синтезируются нерибосомными пептидными синтетазами.

Как эукариоты, так и прокариоты могут включать селеноцистеин в свои белки через нуклеотидную последовательность, известную как элемент SECIS , который направляет клетку на перевод соседнего кодона UGA как селеноцистеина (UGA обычно является стоп-кодоном ). У некоторых метаногенных прокариот кодон UAG (обычно стоп-кодон) также может транслироваться в пирролизин . [2]

У эукариот есть только 21 протеиногенная аминокислота, 20 из них стандартного генетического кода, плюс селеноцистеин . Люди могут синтезировать 12 из них друг от друга или из других молекул промежуточного метаболизма. Остальные девять необходимо употреблять (обычно в виде их белковых производных), поэтому они называются незаменимыми аминокислотами . Незаменимыми аминокислотами являются гистидин , изолейцин , лейцин , лизин , метионин , фенилаланин , треонин , триптофан и валин (т.е. H, I, L, K, M, F, T, W, V). [3]

Было обнаружено, что протеиногенные аминокислоты относятся к набору аминокислот, которые могут распознаваться системами аутоаминоацилирования рибозимов . [4] Таким образом, непротеиногенные аминокислоты были бы исключены из-за случайного эволюционного успеха нуклеотидных форм жизни. Были предложены и другие причины, объясняющие, почему некоторые специфические непротеиногенные аминокислоты обычно не включаются в белки; например, орнитин и гомосерин циклизуются против основы пептида и фрагментируют белок с относительно коротким периодом полураспада , в то время как другие являются токсичными, потому что они могут быть ошибочно включены в белки, такие как аналог аргинина канаванин.

Структуры [ править ]

Ниже показаны структуры и сокращения 21 аминокислоты, которые непосредственно кодируются для синтеза белка генетическим кодом эукариот. Приведенные ниже структуры являются стандартными химическими структурами, а не типичными формами цвиттериона, которые существуют в водных растворах.

Сгруппированная таблица структуры, номенклатуры 21 аминокислоты и значений pKa их боковых групп
  • L- аланин
    (Ala / A)

  • L- аргинин
    (Arg / R)

  • L- аспарагин
    (Asn / N)

  • L- аспарагиновая кислота
    (Asp / D)

  • L- цистеин
    (Cys / C)

  • L- глютаминовая кислота
    (Glu / E)

  • L- глютамин
    (Gln / Q)

  • Глицин
    (Gly / G)

  • L- гистидин
    (His / H)

  • L- Изолейцин
    (Ile / I)

  • L- лейцин
    (лей / л)

  • L- лизин
    (Lys / K)

  • L- метионин
    (Met / M)

  • L- фенилаланин
    (Phe / F)

  • L -Пролайн
    (Pro / P)

  • L- Серин
    (Ser / S)

  • L- треонин
    (Thr / T)

  • L- триптофан
    (Trp / W)

  • L- тирозин
    (Tyr / Y)

  • L- Valine
    (Val / V)

IUPAC / IUBMB теперь также рекомендует стандартные сокращения для следующих двух аминокислот:

  • L- селеноцистеин
    (сек / ед)

  • L- пирролизин
    (Pyl / O)

Химические свойства [ править ]

Ниже приводится таблица, в которой перечислены однобуквенные символы, трехбуквенные символы и химические свойства боковых цепей стандартных аминокислот. Перечисленные массы основаны на средневзвешенных значениях элементарных изотопов при их естественном содержании . Образование пептидной связи приводит к удалению молекулы воды . Следовательно, масса белка равна массе аминокислот, из которых состоит белок, минус 18,01524 Да на пептидную связь.

Общие химические свойства [ править ]

Свойства боковой цепи [ править ]

§: Значения для Asp, Cys, Glu, His, Lys и Tyr были определены с использованием аминокислотного остатка, помещенного по центру в пентапептид аланина. [5] Значение Arg взято из Pace et al. (2009). [6] Значение Sec взято из Byun & Kang (2011). [7]

ND: Значение pKa пирролизина не сообщалось.

Примечание. Значение pKa аминокислотного остатка в небольшом пептиде обычно немного отличается, когда он находится внутри белка. Расчет pKa белка иногда используется для расчета изменения значения pKa аминокислотного остатка в этой ситуации.

Экспрессия генов и биохимия [ править ]

* UAG обычно является янтарным стоп-кодоном , но в организмов, содержащих биологический механизм, кодируемый кластером генов pylTSBCD, аминокислота пирролизин будет включена. [8]
** UGA обычно является стоп-кодоном опала (или умбры), но кодирует селеноцистеин, если присутствует элемент SECIS .
стоп - кодон не является аминокислотой, но для полноты.
†† UAG и UGA не всегда действуют как стоп-кодоны (см. Выше).
Незаменимая аминокислота не может быть синтезирована в организме человека и поэтому должна поступать с пищей. Условно незаменимые аминокислоты обычно не требуются в рационе, но должны поступать в организм.экзогенно для конкретных популяций, которые не синтезируют его в достаточных количествах.
& Наличие аминокислот основано на протеомах 135 архей, 3775 бактерий, 614 протеомов эукариот и протеоме человека (21 006 белков) соответственно. [9]

Масс-спектрометрия [ править ]

В масс-спектрометрии пептидов и белков полезно знать массы остатков. Масса пептида или белка представляет собой сумму масс остатков плюс масса воды ( моноизотопная масса = 18,01056 Да; средняя масса = 18,0153 Да). Остаточные массы рассчитываются по табличным химическим формулам и атомным весам. [10] В масс-спектрометрии ионы могут также включать один или несколько протонов ( моноизотопная масса = 1,00728 Да; средняя масса * = 1,0074 Да). * Протоны не могут иметь среднюю массу, это сбивает с толку, что дейтероны являются действующим изотопом, но они должны быть другого вида (см. Hydron (химия) )

§ Моноизотопная масса

Стехиометрия и метаболические затраты в клетке [ править ]

В таблице ниже указано количество аминокислот в клетках E.coli и метаболическая стоимость (АТФ) для синтеза аминокислот. Отрицательные числа указывают на то, что метаболические процессы являются энергетически благоприятными и не требуют затрат АТФ клетки. [11] Изобилие аминокислот включает аминокислоты в свободной форме и в форме полимеризации (белки).

Замечания [ править ]

Катаболизм [ править ]

Катаболизм аминокислот

Аминокислоты можно классифицировать по свойствам их основных продуктов: [12]

  • Глюкогенный, с продуктами, обладающими способностью образовывать глюкозу путем глюконеогенеза.
  • Кетогенные, с продуктами, не имеющими способности образовывать глюкозу: эти продукты все еще могут использоваться для кетогенеза или синтеза липидов .
  • Аминокислоты катаболизируются в глюкогенные и кетогенные продукты.

См. Также [ править ]

  • Глюкогенная аминокислота
  • Кетогенная аминокислота

Ссылки [ править ]

  1. ^ Ambrogelly A, S Palioura, Söll D (январь 2007). «Естественное расширение генетического кода». Природа Химическая биология . 3 (1): 29–35. DOI : 10,1038 / nchembio847 . PMID  17173027 .
  2. ^ Лобанов А.В., Туранов А.А., Хэтфилд Д.Л., Гладышев В.Н. (август 2010). «Двойственные функции кодонов в генетическом коде» . Критические обзоры в биохимии и молекулярной биологии . 45 (4): 257–65. DOI : 10.3109 / 10409231003786094 . PMC 3311535 . PMID 20446809 .  
  3. Перейти ↑ Young VR (август 1994). «Потребности взрослых в аминокислотах: аргументы в пользу серьезного пересмотра текущих рекомендаций» (PDF) . Журнал питания . 124 (8 доп.): 1517S – 1523S. DOI : 10,1093 / Jn / 124.suppl_8.1517S . PMID 8064412 .  
  4. ^ Erives A (август 2011). «Модель ферментов прото-антикодоновой РНК, требующих гомохиральности L-аминокислоты» . Журнал молекулярной эволюции . 73 (1–2): 10–22. Bibcode : 2011JMolE..73 ... 10E . DOI : 10.1007 / s00239-011-9453-4 . PMC 3223571 . PMID 21779963 .  
  5. ^ Thurlkill RL, Grimsley GR, Scholtz JM, Pace CN (май 2006 г.). «Значения pK ионизируемых групп белков» . Белковая наука . 15 (5): 1214–8. DOI : 10.1110 / ps.051840806 . PMC 2242523 . PMID 16597822 .  
  6. ^ Pace CN, Grimsley GR, Шольц JM (май 2009). «Ионизируемые группы белков: значения pK и их вклад в стабильность и растворимость белка» . Журнал биологической химии . 284 (20): 13285–9. DOI : 10.1074 / jbc.R800080200 . PMC 2679426 . PMID 19164280 .  
  7. ^ Byun BJ, Кан YK (май 2011). «Конформационные предпочтения и значение pK (a) остатка селеноцистеина». Биополимеры . 95 (5): 345–53. DOI : 10.1002 / bip.21581 . PMID 21213257 . S2CID 11002236 .  
  8. ^ Ротер M, Krzycki JA (август 2010). «Селеноцистеин, пирролизин и уникальный энергетический метаболизм метаногенных архей» . Археи . 2010 : 1–14. DOI : 10.1155 / 2010/453642 . PMC 2933860 . PMID 20847933 .  
  9. Перейти ↑ Kozlowski LP (январь 2017). «Proteome-pI: база данных изоэлектрических точек протеома» . Исследования нуклеиновых кислот . 45 (D1): D1112 – D1116. DOI : 10.1093 / NAR / gkw978 . PMC 5210655 . PMID 27789699 .  
  10. ^ «Атомные веса и изотопные составы для всех элементов» . NIST . Проверено 12 декабря 2016 .
  11. ^ Филлипс R, Kondev Дж, Териот Дж, Гарсиа HG, Орм N (2013). Физическая биология клетки (Второе изд.). Наука о гирляндах. п. 178. ISBN 978-0-8153-4450-6.
  12. ^ Ферье DR (2005). «Глава 20: Разложение и синтез аминокислот». В Champe PC, Харви Р.А., Ферриер Д.Р. (ред.). Иллюстрированные обзоры Липпинкотта: биохимия (Иллюстрированные обзоры Липпинкотта) . Хагерствон, доктор медицины: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 978-0-7817-2265-0.

Общие ссылки [ править ]

  • Нельсон, Дэвид Л .; Кокс, Майкл М. (2000). Принципы биохимии Ленингера (3-е изд.). Стоит издателям. ISBN 978-1-57259-153-0.
  • Кайт Дж., Дулитл Р.Ф. (май 1982 г.). «Простой метод отображения гидропатического характера протеина». Журнал молекулярной биологии . 157 (1): 105–32. CiteSeerX  10.1.1.458.454 . DOI : 10.1016 / 0022-2836 (82) 90515-0 . PMID  7108955 .
  • Мейерхенрих, Уве Дж. (2008). Аминокислоты и асимметрия жизни (1-е изд.). Springer. ISBN 978-3-540-76885-2.
  • Биохимия, Харперс (2015). Harpers Illustrated Biochemistry (30-е изд.). Ланге. ISBN 978-0-07-182534-4.

Внешние ссылки [ править ]

  • Происхождение однобуквенного кода для аминокислот