Состав глицин инструкция по применению: G93.4 — Энцефалопатия неуточненная — список препаратов нозологической группы в справочнике МКБ-10

Содержание

I67.4 - Гипертензивная энцефалопатия - список препаратов нозологической группы в справочнике МКБ-10

БАД Вазаламин®

Таблетки, покрытые кишечнорастворимой оболочкой

рег. №: RU.77.99.32.003.Е. 003335.02.15 от 11.02.15
Вазонит®

Таблетки пролонгированного действия, покрытые пленочной оболочкой

рег. №: П N013693/01 от 05.07.10 Дата перерегистрации: 02.06.20
Произведено: G.L.PHARMA (Австрия)
Вессел® ДУЭ Ф

Капс. 250 ЛЕ: 50, 60 или 100 шт.

рег. №: П N012490/01 от 04.04.08 Дата перерегистрации: 19.04.18

Р-р д/в/в и в/м введения 600 ЛЕ/2 мл: амп. 10 шт.

рег. №: П N012490/02 от 04.04.08 Дата перерегистрации: 19.04.18
Фасовка, упаковка и выпускающий контроль качества: ALFASIGMA (Италия)
Винпоцетин

Таб. 5 мг: 50 шт.

рег. №: П N014778/01 от 29.07.08 Дата перерегистрации: 01.08.19
Винпоцетин-Акрихин

Таблетки

рег. №: Р N002144/01 от 15.12.08 Дата перерегистрации: 28.09.16
Винпоцетин-АЛСИ

Таблетки

рег. №: Р N003245/01 от 30.06.09 Дата перерегистрации: 08.02.19
Глицин

Таб. защечные и подъязычные 100 мг: 25, 50, 100 или 150 шт.

рег. №: ЛП-005369 от 26.02.19
Глицин

Таб. подъязычные 100 мг: 10, 20 или 50 шт.

рег. №: ЛП-004623 от 26.12.17
Глицин

Таб. подъязычные 100 мг: 50 или 100 шт.

рег. №: ЛСР-001431/07 от 09.07.07 Дата перерегистрации: 20.12.18
Глицин Реневал

Таблетки защечные и подъязычные

рег. №: ЛП-005638 от 08.07.19 Дата перерегистрации: 25.06.20
Глицин Форте

Таб. защечные 250 мг: 10, 20, 30, 50, 60, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛСР-002849/09 от 09.04.09
Глицин форте

Таб. защечные и подъязычные 250 мг: 10, 20, 30, 50, 60, 90, 100, 150, 270 или 300 шт.

рег. №: ЛП-006837 от 11.03.21
Произведено: ОЗОН (Россия)
Глицин Форте

Таб. подъязычные 250 мг: 10, 20, 25, 30, 50, 75, 90, 100, 125, 225 или 250 шт.

рег. №: ЛП-002286 от 28.10.13 Дата перерегистрации: 17.11.20

Таб. подъязычные 250 мг: 10, 20, 30, 50, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛП-002286 от 28.10.13 Дата перерегистрации: 17.11.20
Глицин-Канон

Таб. защечные 1000 мг: 5,10 или 20 шт.

рег. №: ЛСР-008972/10 от 31.08.10
Глицин-МХФП

Таблетки подъязычные

рег. №: Р N003742/01 от 02.10.09 Дата перерегистрации: 11.10.11
Димефосфон

Р-р д/приема внутрь 15%: фл. 100 мл

рег. №: ЛС-002620 от 29.12.11
Димефосфон®

Концентрат д/пригот. р-ра д/в/в введения 1 г: амп. 5 или 10 шт.

рег. №: ЛП-003523 от 24.03.16
Кавинтон®

Концентрат д/пригот. р-ра д/инф. 5 мг/1 мл: амп. 10 мл 5 шт.

рег. №: П N014725/02 от 18.01.08 Дата перерегистрации: 04.04.19

Концентрат д/пригот. р-ра д/инф. 5 мг/1 мл: амп. 5 мл 10 шт.

рег. №: П N014725/02 от 18.01.08 Дата перерегистрации: 04.04.19

Концентрат д/пригот. р-ра д/инф. 5 мг/1 мл: амп. 2 мл 10 шт.

рег. №: П N014725/02 от 18.01.08 Дата перерегистрации: 04.04.19
Кавинтон®

Таб. 5 мг: 50 шт.

рег. №: П N014725/01 от 04.04.08 Дата перерегистрации: 27.08.19
Кавинтон® Комфорте

Таб. , диспергируемые в полости рта, 10 мг: 30 или 90 шт.

рег. №: ЛП-002864 от 19.02.15 Дата перерегистрации: 20.02.20
Кавинтон® форте

Таб. 10 мг: 30 или 90 шт.

рег. №: П N014556/01 от 15.08.07 Дата перерегистрации: 27.08.19
Кортексин®

Лиофилизат д/пригот. р-ра д/в/м введения 10 мг: фл. 10 шт.

рег. №: Р N003862/02 от 30.06.09 Дата перерегистрации: 21.08.19
Кортексин®

Лиофилизат д/пригот. р-ра д/в/м введения 5 мг: фл. 10 шт.

рег. №: ЛСР-003190/09 от 27.04.09 Дата перерегистрации: 20.08.19
Мексидол®

Р-р д/в/в и в/м введения 50 мг/1 мл: амп. 2 мл 5, 10, 20, 50 или 100 шт. или 5 мл 5, 10, 15, 20, 50 или 100 шт.

рег. №: ЛП-N (000107)-(РГ- RU) от 29.12.20 Предыдущий рег. №: Р N002161/01
Мексидол®

Таб., покр. пленочной оболочкой, 125 мг: 10, 20, 30, 40 или 50 шт.

рег. №: ЛП-N (000086)-(РГ- RU) от 30.10.20 Предыдущий рег. №: ЛСР-002063/07
Мексидол® Форте 250

Таблетки, покрытые пленочной оболочкой

рег. №: ЛП-N (000066)-(РГ- RU) от 03.06.20
Мексикор®

Капс. 100 мг: 20, 30 или 60 шт.

рег. №: Р N001245/01 от 10.09.08 Дата перерегистрации: 22.12.16
Мексикор®

Р-р д/в/в и в/м введения 50 мг/1 мл: 2 мл амп. 10 шт.; 5 мл амп. 5, 10 или 20 шт.

рег. №: Р N002948/01 от 22.09.08 Дата перерегистрации: 24.04.14
Мексиприм®

Таб., покр. пленочной оболочкой, 125 мг: 10, 20, 30, 40 или 60 шт.

рег. №: Р N001916/02 от 10.09.08 Дата перерегистрации: 30.09.19
Нейрокс®

Таб., покр. пленочной оболочкой, 125 мг: 10, 30 или 50 шт.

рег. №: ЛП-005670 от 22.07.19
Ницерголин

Лиофилизат д/пригот. р-ра д/инъекц. 4 мг: амп. 5 шт. в компл. с растворителем

рег. №: Р N000693/02 от 24.12.08
Ноопепт®

Таб. 10 мг: 50 шт.

рег. №: ЛС-001577 от 18.07.11 Дата перерегистрации: 04.07.16
Пирацезин

Капсулы

рег. №: П N016013/01 от 03.11.09
Пирацетам

Капс. 400 мг: 10, 15, 20, 30, 40, 45, 50, 60, 75, 80, 90, 100, 120, 150, 200

рег. №: ЛС-000974 от 22.04.11
Фезам®

Капс. 400 мг+25 мг: 30 или 60 шт.

рег. №: П N012828/01 от 18.05.09 Дата перерегистрации: 05.06.19
контакты:
ТЕВА (Израиль)
Цитофлавин®

Р-р д/в/в введения: амп. 10 мл 5 или 10 шт.

рег. №: Р N003135/01 от 21.11.08 Дата перерегистрации: 22.03.19
Цитофлавин®

Таб., покр. кишечнорастворимой оболочкой: 50 или 100 шт.

рег. №: ЛС-001767 от 13.09.11 Дата перерегистрации: 01.04.19
Эврин

Раствор для в/в и в/м введения

рег. №: ЛП-005724 от 14.08.19
Элькар®

Гранулы шипуч. д/пригот. р-ра д/приема внутрь 1000 мг/5 г: пак. 10 или 30 шт.

рег. №: ЛП-004199 от 17.03.17

Р-р д/приема внутрь 300 мг/мл: фл. 25 мл с капельн., фл. 50 мл с капельн. в компл. с мерн. ложкой, фл. 100 мл в компл. с мерн. стаканчиком

рег. №: ЛСР-006143/10 от 30.06.10 Дата перерегистрации: 16.09.19
Элькар®

Р-р д/в/в и в/м введения 100 мг/1 мл: амп. 5 мл 10 шт.

рег. №: ЛСР-002224/08 от 31.03.08 Дата перерегистрации: 16.09.19
Энап® Р

Р-р д/в/в введения 1.25 мг/1 мл: амп. 5 шт.

рег. №: П N015813/01 от 25.06.09
Энап® Р

Р-р д/в/в введения 1.25 мг/1 мл: амп. 5 шт.

рег. №: П N015813/01 от 25.06.09
Фасовка и упаковка: KRKA (Словения)
Энцефабол®

Сусп. д/приема внутрь 80.5 мг/5 мл: фл. 200 мл

рег. №: П N013412/01 от 22.01.08 Дата перерегистрации: 24.10.14
Эскотропил

Р-р д/инф. 20% (40 г/200 мл): фл. 1 или 28 шт.

рег. №: Р N002945/01 от 12.09.08

Р-р д/инф. 20% (20 г/100 мл): фл. 1 или 28 шт.

рег. №: Р N002945/01 от 12.09.08

Р-р д/инф. 20% (10 г/50 мл): фл. 1 или 28 шт.

рег. №: Р N002945/01 от 10.09.08

Р-р д/инфузий 200 мг/мл: 50 мл, 100 или 200 мл бут. 1 или 28 шт.

рег. №: Р N002945/01 от 12.09.08 Дата перерегистрации: 17.05.10
Этоксидол®

Таб. жевательные 100 мг: 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100 шт.

рег. №: ЛП-002227 от 16.09.13 Дата перерегистрации: 09.10.19
Винпоцетин-Эском

Концентрат для приготовления раствора для инфузий

рег. №: ЛП-000662 от 28.09.11
Глицин Озон

Таблетки подъязычные

рег. №: ЛС-001851 от 02.04.09
Глицин-Био

Таблетки подъязычные

рег. №: ЛС-001851 от 27.12.11 Дата перерегистрации: 14.01.13

Глицин — описание ингредиента, инструкция по применению, показания и противопоказания

Описание глицина

Глицин – это нейромедиаторная аминокислота, которая используется в медицине как ноотропное лекарственное средство. Синоним – аминоуксусная кислота. Она присутствует в составе многочисленных белков. Из нее в клетках живых организмов синтезируются производные пурина.

Препараты глицина используются в терапии психических и невролгических заболеваний. В головном и спинном мозге есть глициновые рецепторы. Аминокислота прикрепляется к ним и оказывает «замедляющее» воздействие на нейроны, сокращает выработку из них «возбуждающих» аминокислот и усиливает выделение гамма-аминомасляной кислоты – главного тормозного нейромедиатора. Глицин – это природный антидепрессант и стабилизатор нервной системы.

Состав и форма выпуска глицина

Глицин выпускается в форме таблеток белого цвета. В состав одного драже входит 100 мг активного вещества, 1 мг стеарата магния и 1 мг метилцеллюлозы.

Фармакологические свойства

Аминоуксусная кислота регулирует обменные процессы, которые активируют и приостанавливают защитное торможение в ЦНС. Препарат помогает поддерживать психическое и эмоциональное состояние в норме. Он снижает напряжение, тревожность и повышает интеллектуальные способности. Помимо этого, глицин:

  • повышает настроение;
  • облегчает засыпание;
  • улучшает качество сна;
  • снижает воздействие угнетающих ЦНС токсинов;
  • снимает стресс;
  • нормализует самочувствие;
  • успокаивает.

Действие на организм

Глицин нормализует деятельность мозга и восстанавливает нормальное функционирование нервной системы. Его можно принимать при наличии следующих состояний и болезней:

  • стрессовые ситуации;
  • ишемический инсульт;
  • неврозы и повышенная возбудимость;
  • вегетососудистая дистония;
  • энцефалопатия;
  • черепно-мозговые травмы.

Противопоказания и побочные эффекты

Относительными противопоказаниями к приему глицина являются беременность, грудное вскармливание. Воздействие препарата на плод и новорожденного ребенка, находящегося на грудном вскармливании, пока не изучено, поэтому лучше отказаться от его применения.

Внимание! При гипотонии и одновременном приеме глицина нужно регулярно проверять артериальное давление. Если будут выявлены нарушения, следует скорректировать дозировку или заменить препарат на альтернативный.

Способы применения и дозировки

Глицин принимают сублингвально: кладут под язык и ждут полного растворения таблетки. Дозы и частота приема зависят от возраста человека, диагноза и клинической картины. Взрослые обычно употребляют по 1-2 таблетке в день на протяжении 30–90 суток. Затем делается как минимум трехмесячный перерыв, после чего можно возобновлять терапию. Детям препарат разрешен с 3 лет. Суточная доза не должна превышать 50% таблетки. Пьют это количество средства трижды в день не дольше 2 недель. По достижении ребенком 7 лет можно повысить дозу до целой таблетки или даже двух.

Внимание! Прием глицина во время беременности или лактации нужно осуществлять под контролем врача.

Отказ от ответсвенности

Обращаем ваше внимание, что вся информация, размещённая на сайте Prowellness предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является персональной программой, прямой рекомендацией к действию или врачебными советами. Не используйте данные материалы для диагностики, лечения или проведения любых медицинских манипуляций. Перед применением любой методики или употреблением любого продукта проконсультируйтесь с врачом. Данный сайт не является специализированным медицинским порталом и не заменяет профессиональной консультации специалиста. Владелец Сайта не несет никакой ответственности ни перед какой стороной, понесший косвенный или прямой ущерб в результате неправильного использования материалов, размещенных на данном ресурсе.

показания и противопоказания, состав и дозировка – АптекаМос

Лекарственные формы

Международное непатентованное название

?

Глицин

Состав Глицин форте таблетки 250мг

Состав на 1 таблетку: Действующее вещество - глицин 250,0 мг. Вспомогательные вещества: аспартам 0,4 мг, коповидон 9,6 мг, магния стеарат 2,0 мг, сорбитол 8,0 мг.

Группа

?

Аминокислоты

Производители

Канонфарма(Россия)

Показания к применению Глицин форте таблетки 250мг

Ишемический инсульт. Различные функциональные и органические заболевания нервной системы, сопровождающиеся повышенной возбудимостью, эмоциональной нестабильностью, снижением умственной работоспособности и нарушением сна (неврозы, неврозоподобные состояния, вегетососудистая дистония, последствия нейроинфекций и черепно-мозговые травмы, перинатальные и другие формы энцефалопатий (в т.ч. алкогольного генеза)). Девиантные формы поведения детей и подростков. В составе комплексной терапии.

Способ применения и дозировка Глицин форте таблетки 250мг

Применяется сублингвально (под язык) или трансбуккально (в таблетках или в виде порошка после измельчения таблетки). У взрослых при ишемическом инсульте: в течение первых 3-6 часов от развития инсульта назначают 1 г (4 таблетки) трансбуккально или сублингвально с 1 чайной ложкой воды, далее в течение 1-5 сут по 1г/сут (по 4 таблетки), затем в течение последующих 30 сут по 1/2 таблетке 3 раза в сутки. При различных функциональных и органических заболеваниях нервной системы, сопровождающихся повышенной возбудимостью, эмоциональной нестабильностью, снижением умственной работоспособности и нарушением сна (неврозы, неврозоподобные состояния, вегетососудистая дистония, последствия нейроинфекций и ЧМТ, перинатальные и другие формы энцефалопатий (в т.ч. алкогольного генеза)), детям до 3 лет назначают по 1/4 таблетки 2-3 раза в день в течение 7-14 дней, в дальнейшем по 1/4 таблетки 1 раз в день на протяжении 7-10 дней. Суточная доза - 100-150 мг, курсовая - 2-2,6 г. Детям старше 3 лет и взрослым назначают по 1/2 таблетки 2-3 раза в день, курс лечения - 7-14 дней. Его можно увеличить до 30 дней. При необходимости курс повторяют через 30 дней. При нарушениях сна назначают за 20 минут до сна или непосредственно перед сном по 1/4-1/2 таблетки (в зависимости от возраста). При девиантных формах поведения детей и подростков глицин назначается по 1/2 таблетки 2-3 раза в день в течение 14-30 дней.

Противопоказания Глицин форте таблетки 250мг

Гиперчувствительность к глицину и/или любому вспомогательному веществу препарата. Беременность и период грудного вскармливания. С осторожностью: артериальная гипотензия. Применение при беременности и в период грудного вскармливания: Прием препарата в период беременности и грудного вскармливания противопоказан в связи с отсутствием достаточного количества клинических данных в отношении безопасности применения глицина в данный период.

Фармакологическое действие

Фармакодинамика: Заменимая аминокислота, центральный нейромедиатор тормозного типа действия. Улучшает метаболические процессы в тканях мозга. Обладает антиоксидантным действием. Регулирует деятельность глутаматных (NMDА) рецепторов, за счет чего уменьшает психоэмоциональное напряжение, агрессивность и конфликтность. Улучшает социальную адаптацию и настроение. Облегчает засыпание и нормализует сон. Повышает умственную работоспособность. Уменьшает выраженность вегетативно-сосудистых нарушений (в т.ч. и в климактерическом периоде) и общемозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме. Снижает токсическое действие этанола на центральную нервную систему. Глицин оказывает также антидепрессивное и седативное действие, обладает ГАМК-ергическим, альфа 1- адреноблокирующим и антитоксическим действием. Фармакокинетика: Легко проникает в большинство биологических жидкостей и тканей организма, в том числе в головной мозг, не кумулирует. Быстро разрушается в печени глициноксидазой до воды и углекислого газа.

Передозировка

Случаи передозировки не описаны.

Взаимодействие Глицин форте таблетки 250мг

Ослабляет выраженность нежелательных реакций антипсихотических лекарственных средств (нейролептиков), анксиолитиков, антидепрессантов, снотворных и противосудорожных лекарственных средств.

Особые указания

У пациентов со склонностью к артериальной гипотензии препарат применяется в меньших дозах и под контролем артериального давления, при его снижении ниже привычного уровня прием прекращается. Влияние на способность к управлению транспортными средствами и механизмами: При приеме препарата следует соблюдать осторожность при управлении транспортным средствами и занятии другими потенциально опасными видами деятельности, требующими повышенной концентрации внимания и быстроты психомоторных реакций.

Условия хранения

Хранить в недоступном для детей месте, при температуре не выше 25 °С .

ГЛИЦИН ОЗОН 100 МГ №50 ТАБЛ.ЛИНГВ.

ИНСТРУКЦИЯ
по медицинскому применению лекарственного средства

ГЛИЦИН ОЗОН

Торговое название

Глицин Озон

Международное непатентованное название

Глицин

Лекарственная форма

Таблетки подъязычные,  100 мг

Состав

Одна таблетка содержит

активное вещество глицин - 100 мг,

вспомогательные вещества: повидон (коллидон 25),  магния стеарат, целлюлоза микрокристаллическая

Описание

Таблетки белого цвета с   риской с одной стороны  и фаской  с двух сторон. Допускается наличие  мраморности.

Фармакотерапевтическая группа

Другие психостимуляторы и ноотропы

Код АТС N06BX

Фармакологические свойства

Фармакокинетика

Относится к заменимым аминокислотам. Глицин легко проникает в большинство биологических жидкостей и тканей организма, в т. ч. головной мозг, метаболизируется, накопления его в тканях не происходит. Быстро разрушается в печени глициноксидазой до воды и углекислого газа.

Фармакодинамика

Глицин является центральным нейромедиатором, регулирующим обмен веществ; нормализует и активирует процессы защитного торможения в центральной нервной системе. Улучшает метаболические процессы  в тканях мозга, оказывает антидепрессивное и седативное действие. Обладает глицин - и ГАМК-ергическим, альфа1 - адреноблокирующим, антиоксидантным, антитоксическим действием; регулирует деятельность глутаматных (NMDA) рецепторов, за счет  чего  уменьшает психоэмоциональное  напряжение, агрессивность и конфликтность; повышает  социальную адаптацию, улучшает  настроение; облегчает засыпание и нормализует сон, повышает умственную работоспособность, уменьшает  выраженность вегетативно-сосудистых нарушений.

L-глицин (гликакол)-принимает участие в синтезе важнейших для организма веществ: нуклеиновых кислот, глутатиона, желчных кислот и др. Глицин используется в синтезе порфирина-предшественника гемма в молекуле гемоглобина, а также пуриновых оснований- важнейших элементов нуклеиновых кислот. Глицин входит в структуру глутатиона- серосодержащего вещества, играющего особую роль в системе антирадиальной защиты.

Глицин участвует в реакциях дезинтоксикации, включаясь в состав гиппуровой кислоты, а также в синтезе желчных кислот (гликохолевая кислота). Кроме того, глицин имеет важное значение в процессах биосинтеза щавелевой кислоты.

Показания к применению

- сниженная умственная работоспособность

- стрессовые состояния – психоэмоциональное напряжение (в период экзаменов, конфликтных и т.п. ситуациях)

- девиантные формы поведения детей и подростков

- различные функциональные и органические заболевания нервной системы, сопровождающиеся повышенной возбудимостью, эмоциональной нестабильностью, нарушением сна: неврозы, неврозоподобные состояния и вегето-сосудистая дистония, последствия нейроинфекций и черепно-мозговой травмы, перинатальные и другие формы энцефалопатий (в т.ч. алкогольного генеза)

- ишемический инсульт

В наркологии для повышения умственной работоспособности, уменьшения психоэмоционального напряжения в период ремиссии при явлениях энцефалопатии, органических поражениях центральной и периферической нервной системы

Способ применения и дозы

Глицин применяется подъязычно или трансбукально по 100 мг (в таблетках или, в том числе, детям до 6 лет в виде порошка после измельчения таблетки). Детям, подросткам и взрослым при психоэмоциональных напряжениях, снижении памяти, внимания, умственной работоспособности,  задержке умственного развития, при девиантных формах поведения глицин назначается по 1 таблетке 2-3 раза  в  день в течение 14-30 дней.

При функциональных и органических поражениях нервной системы- детям до трех лет назначают по 0,5 таблетки (50 мг) в виде порошка после измельчения таблетки на прием 2-3 раза в день в течение 7-14 дней, в дальнейшем по 50 мг 1 раз в день 7-10 дней. Суточная доза - 100-150 мг, курсовая — 2000-2600 мг. Детям старше 3 лет до 6 лет в виде порошка после измельчения таблетки и взрослым назначают по 1 таблетке или в виде порошка после измельчения таблетки 2-3 раза в день, курс лечения 7-14 дней. Курс лечения можно увеличить до 30 дней, при необходимости курс повторяют через 30 дней.

При нарушениях сна- глицин назначают за 20 минут до сна или непосредственно перед сном по 0,5-1 таблетке (в зависимости от возраста).

При ишемическом мозговом инсульте: в течение первых 3-6 часов от развития инсульта назначают 1000 мг трансбукально или подъязычно с одной чайной ложкой воды, далее в течении 1-5 суток по 1000 мг в сутки, затем в течение последующих 30 суток 1-2 таблетки 3 раза в сутки.

В наркологии - по 1 таблетке 2-3 раза в день в течение 14-30 дней. При необходимости курсы повторяют 4-6 раз в год.

Побочные действия

Возможны аллергические реакции

Противопоказания

Индивидуальная повышенная чувствительность к компонентам препарата

Лекарственные взаимодействия

Ослабляет выраженность эффектов антипсихотических средств (нейролептиков), анксиолитиков, антидепрессанов, снотворных и противосудорожных средств.

Особые указания

Беременность и период  лактация

Возможно применение препарата по назначению врача.

Особенности влияния лекарственного средства на способность управлять транспортным средством или потенциально опасными механизмами

Не влияет

Передозировка

Не выявлена

Форма выпуска и упаковка

По 50 таблеток в контурную ячейковую упаковку из пленки поливинилхлоридной и фольги алюминиевой.

1 контурную ячейковую упаковку вместе с инструкцией по применению на государственном и русском языках помещают в пачку из картона.

Условия хранения

Хранить в сухом, защищенном от света месте, при температуре не выше 25 оС.

Хранить в недоступном для детей месте!

Срок хранения

3 года

Не использовать позже срока, указанного на упаковке.

Условия отпуска

Без рецепта

Производитель

ООО «Озон».

Адрес: Россия, г. Жигулёвск, ул. Песочная, дом 11,

тел.: (84862) 3-07-05, 3-07-09.

Адрес организации, принимающей  претензии  на территории республики Казахстан от потребителей по качеству продукции

ТОО «Рафарм», г. Алматы, ул. Желтоксан 101, кв.3

Тел:279-43-18

Email: [email protected]

Канон - официальная инструкция по применению, аналоги, цена, наличие в аптеках

Регистрационный номер:

Торговое название препарата: Глицин-Канон

Международное непатентованное название (МНН): глицин

Лекарственная форма: таблетки защечные

Состав: 1 таблетка содержит:
Активное вещество: глицин 1000 мг;
Вспомогательные вещества: аспартам, коповидон (коллидон VA-64 или пласдон Эс-630), кроскармеллоза натрия (примеллоза), магния стеарат, сорбитол (сорбит).

Описание: Круглые двояковыпуклые таблетки белого или почти белого цвета, с крестообразной риской. Допускается незначительная мраморность.

Фармакотерапевтическая группа: метаболическое средство
Код ATX N06BX

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Фармакодинамика
Заменимая аминокислота, центральный нейромедиатор тормозного типа действия. Улучшает метаболические процессы в тканях мозга, оказывает антидепрессивное и седативное действие. Обладает глицинергическим, антиоксидантным и антитоксическим действием; регулирует деятельность глутаматных рецепторов, за счет чего уменьшает психоэмоциональное напряжение, агрессивность и конфликтность; улучшает адаптацию и настроение; облегчает засыпание и нормализует сон; повышает умственную работоспособность; уменьшает выраженность вегетативно-сосудистых нарушений (в т.ч. и в климактерическом периоде) и общемозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме, токсическое действие этанола на центральную нервную систему.

Фармакокинетика
Легко проникает в большинство биологических жидкостей и тканей организма, в т.ч. в головной мозг, не кумулирует. Быстро разрушается в печени глициноксидазой до воды и углекислого газа.

Показания к применению
Ишемический инсульт (в составе комплексной терапии).

Противопоказания
Гиперчувствительность, непереносимость фруктозы и синдром нарушения всасывания глюкозы/галактозы или недостаточности сахаразы/изомальтазы, геморрагический инсульт, детский возраст (эффективность и безопасность не установлены).

С осторожностью
Артериальная гипотензия.

Применение при беременности и лактации
Препарат противопоказан в период беременности и лактации в связи с отсутствием достаточного количества данных.

Способ применения и дозы
При ишемическом инсульте: в течение первых 3-6 ч от развития назначают однократно 1000 мг (1 таблетка) трансбуккально, далее в течение 1-5 суток по 1/4 таблетки 4 раза в день, затем в течение последующих 30 суток по 1/4 таблетке 3 раза в сутки. Максимальная суточная доза составляет 1000 мг.

Побочное действие
Аллергические реакции.

Передозировка
Не описана.

Взаимодействие с другими лекарственными средствами
Ослабляет выраженность побочных эффектов антипсихотических лекарственных средств (нейролептиков), анксиолитиков, антидепрессантов, снотворных и противосудорожных лекарственных средств.

Особые указания
Следует соблюдать осторожность при управлении транспортными средствами и занятии другими потенциально опасными видами деятельности, требующими повышенной концентрации внимания и быстроты психомоторных реакций с учетом профиля побочных эффектов.

Форма выпуска
Таблетки защечные 1000 мг.
По 5 или 10 таблеток в контурную ячейковую упаковку из пленки поливинилхлоридной и фольги алюминиевой печатной лакированной.
1, 2, 4 контурных ячейковых упаковки по 5 таблеток или 1, 2 контурных ячейковых упаковки по 10 таблеток вместе с инструкцией по применению помещают в пачку из картона.

Срок годности
2 года.
Не применять по истечении срока годности.

Условия хранения
В сухом, защищенном от света месте, при температуре не выше 25°С.
Хранить в недоступном для детей месте.

Условия отпуска
По рецепту.

Производитель/организация принимающая претензии
ЗАО «Канонфарма продакшн»,
Россия 141100, Московская область, г. Щелково, ул. Заречная, д. 105.

(видны только специалистам, верифицированным редакцией МЕДИ РУ)

Доппельгерц® актив Глицин+В-Витамины

Глицин (аминокислота) необходим для деятельности центральной нервной системы, улучшает метаболические процессы в тканях мозга, повышает умственную работоспособность. Глицин замедляет процесс дегенерации мышц, оказывает положительное влияние при мышечных дистрофиях. Оказывает мягкое успокаивающее действие, важен при стрессах и психоэмоциональном напряжении.   

Витамин В1 положительно влияет на нервную систему и умственные способности. Поступает в организм с пищей, преимущественно растительного, а также животного происхождения, синтезируется микрофлорой толстой кишки. Дефицит поступления витамина В1 с пищей приводит к сдвигам в кислотно-основном состоянии. Нарушаются процессы метаболизма аминокислот, снижается биосинтез белков, что при дефиците тиамина в организме приводит к отрицательному азотистому балансу. 

Витамин В6 играет большую роль в обмене веществ. Необходим для нормального функционирования центральной и периферической нервной систем. Активно участвует в обмене аминокислот, принимает участие в жировом и липидном обмене,  улучшает усвоение ненасыщенных жирных кислот. Также витамин В6 влияет на кроветворение и иммунитет. Оказывает стимулирующее влияние на кислотообразующую функцию желудка и желчевыделительную функцию печени, нормализует функциональное состояние печени, активно восстанавливает нарушенные обменные процессы.

Витамин В12 обладает высокой биологической активностью, является фактором роста, необходим для нормального кроветворения и образования эритроцитов. Оказывает благоприятное воздействие на функцию печени и нервной системы. Активирует обмен углеводов и липидов, обладает липотропными свойствами, предупреждает жировую инфильтрацию печени, повышает активность окислительных ферментов, увеличивает потребление кислорода клетками при острой и хронической гипоксии. Витамин В12 усиливает иммунологическую реактивность организма. Важное значение имеет его способность регулировать функцию кроветворных органов. 

Область применения: дополнительный источник витаминов В1, В6, В12, глицина. 

ГЛИЦИН ФОРТЕ - инструкция, применение, аналоги препарата, состав, показания, противопоказания, побочные действия в справочнике лекарств от УНИАН

Применение ГЛИЦИН ФОРТЕ

ГЛИЦИН ФОРТЕ - состав и форма выпуска препарата

ГЛИЦИН ФОРТЕ - как принимать препарат

ГЛИЦИН ФОРТЕ - противопоказания, побочные эффекты

Аналоги ГЛИЦИН ФОРТЕ

Средство, влияющее на мозговой метаболизм, заменимая аминокислота. Улучшает метаболические процессы в тканях мозга, оказывает седативное и антидепрессивное действие.

Применение ГЛИЦИН ФОРТЕ

Ишемический инсульт. Различные функциональные и органические заболевания нервной системы, сопровождающиеся повышенной возбудимостью, эмоциональной нестабильностью, снижением умственной работоспособности и нарушением сна (неврозы, неврозоподобные состояния, вегетососудистая дистония, последствия нейроинфекций и черепно-мозговые травмы, перинатальные и другие формы энцефалопатий (в т.ч. алкогольного генеза)). Девиантные формы поведения детей и подростков. В составе комплексной терапии.

ГЛИЦИН ФОРТЕ - состав и форма выпуска препарата

Таблетки подъязычные. Действующее вещество - глицин 250,0 мг. Вспомогательные вещества: аспартам 0,4 мг, коповидон 9,6 мг, магния стеарат 2,0 мг, сорбитол 8,0 мг.

ГЛИЦИН ФОРТЕ - как принимать препарат

Применяется сублингвально (под язык) или трансбуккально (в таблетках или в виде порошка после измельчения таблетки).

У взрослых при ишемическом инсульте: в течение первых 3-6 часов от развития инсульта назначают 1 г (4 таблетки) трансбуккально или сублингвально с 1 чайной ложкой воды, далее в течение 1-5 сут по 1г/сут (по 4 таблетки), затем в течение последующих 30 сут по 1/2 таблетке 3 раза в сутки.

При различных функциональных и органических заболеваниях нервной системы, сопровождающихся повышенной возбудимостью, эмоциональной нестабильностью, снижением умственной работоспособности и нарушением сна (неврозы, неврозоподобные состояния, вегетососудистая дистония, последствия нейроинфекций и ЧМТ, перинатальные и другие формы энцефалопатий (в т.ч. алкогольного генеза)), детям до 3 лет назначают по 1/4 таблетки 2-3 раза в день в течение 7-14 дней, в дальнейшем по 1/4 таблетки 1 раз в день на протяжении 7-10 дней. Суточная доза - 100-150 мг, курсовая - 2-2,6 г. Детям старше 3 лет и взрослым назначают по 1/2 таблетки 2-3 раза в день, курс лечения - 7-14 дней. Его можно увеличить до 30 дней. При необходимости курс повторяют через 30 дней.

При нарушениях сна назначают за 20 минут до сна или непосредственно перед сном по 1/4-1/2 таблетки (в зависимости от возраста).

При девиантных формах поведения детей и подростков глицин назначается по 1/2 таблетки 2-3 раза в день в течение 14-30 дней.

ГЛИЦИН ФОРТЕ - противопоказания, побочные эффекты

Гиперчувствительность к глицину и/или любому вспомогательному веществу препарата. С осторожностью: артериальная гипотензия. Прием препарата в период беременности и грудного вскармливания противопоказан.

Аналоги ГЛИЦИН ФОРТЕ

  • Эвалар Гинкоум капсулы
  • Solgar Экстракт готу кола 424 мг капсулы 
  • Глицисед
  • Седаглицин
  • Динар

Источник: Государственный реестр лекарственных средств Украины. Инструкция публикуется с сокращениями исключительно для ознакомления. Перед применением проконсультируйтесь с врачом и внимательно ознакомьтесь с инструкцией. Самолечение может быть вредным для вашего здоровья.

Обзор, применение, побочные эффекты, меры предосторожности, взаимодействия, дозировка и обзоры

Баннаи М., Кавай Н., Оно К., Накахара К., Мураками Н. Влияние глицина на субъективную дневную работоспособность у здоровых добровольцев с частичным ограничением сна. Фронт Neurol. 2012 18 апреля; 3:61. Просмотреть аннотацию.

Bannai M, Kawai N. Новая терапевтическая стратегия для аминокислотной медицины: глицин улучшает качество сна. J Pharmacol Sci. 2012; 118 (2): 145-8. Просмотреть аннотацию.

де Конинг Т.Дж., Дюран М., Дорланд Л. и др.Благоприятные эффекты L-серина и глицина при лечении судорог при дефиците 3-фосфоглицератдегидрогеназы. Ann Neurol 1998; 44: 261-5 .. Просмотреть аннотацию.

Диас-Флорес М., Крус М., Дюран-Рейес Дж., Мунгиа-Миранда С., Лоза-Родригес Н., Пулидо-Касас Е., Торрес-Рамирес Н., Гаха-Родригес О., Кумате Дж., Байса-Гутман Л.А., Эрнандес- Сааведра Д. Пероральный прием глицина снижает окислительный стресс у пациентов с метаболическим синдромом, улучшая систолическое артериальное давление. Может J Physiol Pharmacol.2013 Октябрь; 91 (10): 855-60. Просмотреть аннотацию.

Evins AE, Фитцджеральд С.М., Wine L и др. Плацебо-контролируемое испытание глицина, добавленного к клозапину при шизофрении. Am J Psychiatry 2000; 157: 826-8 .. Просмотреть аннотацию.

File SE, Fluck E, Fernandes C. Благотворное влияние глицина (биоглицина) на память и внимание у взрослых молодого и среднего возраста. J Clin Psychopharmacol 1999; 19: 506-12. . Просмотреть аннотацию.

Fries MH, Rinaldo P, Schmidt-Sommerfeld E, et al. Изовалериановая ацидемия: ответ на лейциновую нагрузку после трех недель приема добавок глицина, L-карнитина и комбинированной терапии глицин-карнитином.J Pediatr 1996; 129: 449-52 .. Просмотреть аннотацию.

Гринвуд Л.М., Леунг С., Мичи П.Т. и др. Влияние глицина на негативность слухового несоответствия при шизофрении. Schizophr Res. 2018; 191: 61-69. Просмотреть аннотацию.

Гусев Е.И., Скворцова В.И., Дамбинова С.А. и др. Нейропротекторные эффекты глицина в терапии острого ишемического инсульта. Цереброваск Дис 2000; 10: 49-60. Просмотреть аннотацию.

Харви С.Г., Гибсон-младший, Берк, Калифорния. L-цистеин, глицин и dl-треонин в лечении гипостатических язв на ногах: плацебо-контролируемое исследование.Pharmatherapeutica 1985; 4: 227-30 .. Просмотреть аннотацию.

Heresco-Levy U, Javitt DC, Ermilov M, et al. Двойное слепое плацебо-контролируемое перекрестное испытание адъювантной терапии глицином для лечения резистентной шизофрении. Br J Psychiatry 1996; 169: 610-7 .. Просмотреть аннотацию.

Heresco-Levy U, Javitt DC, Ermilov M, et al. Эффективность высоких доз глицина при лечении стойких негативных симптомов шизофрении. Arch Gen Psychiatry 1999; 56: 29-36 .. Просмотреть аннотацию.

Инагава К., Хираока Т., Кохда Т., Ямадера В., Такахаши М.Субъективное влияние приема глицина перед сном на качество сна. Сон и биологические ритмы. 2006; 4: 75-77.

Инагава К., Кавай Н., Оно К., Сукегава Е., Цубуку С., Такахаши М. Оценка острых побочных эффектов приема глицина в высоких дозах у людей-добровольцев. Seikatsu Eisei. 2006; 50: 27-32.

Джавитт, округ Колумбия, Балла А., Сершен Х, Лайта А. Э. Премия за исследования Беннета. Аннулирование фенциклидин-индуцированных эффектов глицином и ингибиторами транспорта глицина. Биол Психиатрия 1999; 45: 668-79.. Просмотреть аннотацию.

Джавитт Д.К., Зильберман И., Зукин С.Р. и др. Облегчение негативных симптомов при шизофрении глицином. Am J Psychiatry 1994; 151: 1234-6 .. Просмотреть аннотацию.

Oshima S, Shiiya S, Nakamura Y. Эффекты комбинированного лечения глицином и триптофаном в сыворотке крови у субъектов с легкой гиперурикемией: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое перекрестное исследование. Питательные вещества 2019; 11 (3). pii: E564. Просмотреть аннотацию.

Поткин С.Г., Джин И, Банни Б.Г., Коста Дж., Гуласекарам Б.Эффект клозапина и дополнительных высоких доз глицина при резистентной к лечению шизофрении. Am J Psychiatry 1999; 156: 145-7 .. Просмотреть аннотацию.

Rose ML, Cattley RC, Dunn C, et al. Пищевой глицин предотвращает развитие опухолей печени, вызванных пролифератором пероксисом WY-14,643. Канцерогенез 1999; 20: 2075-81 .. Просмотреть аннотацию.

Rose ML, Madren J, Bunzendahl H, Thurman RG. Пищевой глицин подавляет рост опухолей меланомы B16 у мышей. Канцерогенез 1999; 20: 793-8.. Просмотреть аннотацию.

Турман Р.Г., Чжун З., фон Франкенберг М. и др. Профилактика вызванной циклоспорином нефротоксичности с помощью диетического глицина. Трансплантация 1997; 63: 1661-7 .. Просмотреть аннотацию.

Варгас М.Х., Дель-Разо-Родригес Р., Лопес-Гарсия А. и др. Влияние перорального глицина на клинический, спирометрический и воспалительный статус у субъектов с муковисцидозом: пилотное рандомизированное исследование. BMC Pulm Med. 2017; 17 (1): 206. Просмотреть аннотацию.

Woods SW, Уолш BC, Хокинс KA, Миллер TJ, Saksa JR, D'Souza DC, Pearlson GD, Javitt DC, McGlashan TH, Krystal JH.Лечение глицином синдрома риска психоза: отчет о двух пилотных исследованиях. Eur Neuropsychopharmacol. 2013 августа; 23 (8): 931-40. Просмотреть аннотацию.

Ямадера В., Инагава К., Чиба С., Баннаи М., Такахаши М., Накаяма К. Прием глицина улучшает субъективное качество сна у добровольцев, что коррелирует с полисомнографическими изменениями. Сон и биологические ритмы. 2007; 5: 126-131.

Инь М., Икедзима К., Arteel GE, Seabra V и др. Глицин ускоряет восстановление после повреждения печени, вызванного алкоголем.J Pharmacol Exp Ther 1998; 286: 1014-9 .. Просмотреть аннотацию.

Чжун З., Arteel GE, Коннор HD и др. Циклоспорин А увеличивает гипоксию и выработку свободных радикалов в почках крыс: профилактика с помощью диетического глицина. Am J Physiol 1998; 275: F595-604 .. Просмотреть аннотацию.

Польза для здоровья, побочные эффекты, применение, дозы и меры предосторожности

де Конинг Т.Дж., Дюран М., Дорланд Л. и др. Благоприятные эффекты L-серина и глицина при лечении судорог при дефиците 3-фосфоглицератдегидрогеназы.Ann Neurol 1998; 44: 261-5 .. Просмотреть аннотацию.

Evins AE, Фицджеральд С.М., Wine L и др. Плацебо-контролируемое испытание глицина, добавленного к клозапину при шизофрении. Am J Psychiatry 2000; 157: 826-8 .. Просмотреть аннотацию.

File SE, Fluck E, Fernandes C. Благотворное влияние глицина (биоглицина) на память и внимание у взрослых молодого и среднего возраста. J Clin Psychopharmacol 1999; 19: 506-12. . Просмотреть аннотацию.

Fries MH, Rinaldo P, Schmidt-Sommerfeld E, et al. Изовалериановая ацидемия: ответ на лейциновую нагрузку после трех недель приема добавок глицина, L-карнитина и комбинированной терапии глицин-карнитином.J Pediatr 1996; 129: 449-52 .. Просмотреть аннотацию.

Гусев Е.И., Скворцова В.И., Дамбинова С.А. и др. Нейропротекторные эффекты глицина в терапии острого ишемического инсульта. Цереброваск Дис 2000; 10: 49-60. Просмотреть аннотацию.

Харви С.Г., Гибсон-младший, Берк, Калифорния. L-цистеин, глицин и dl-треонин в лечении гипостатических язв на ногах: плацебо-контролируемое исследование. Pharmatherapeutica 1985; 4: 227-30 .. Просмотреть аннотацию.

Heresco-Levy U, Javitt DC, Ermilov M, et al. Двойное слепое плацебо-контролируемое перекрестное испытание адъювантной терапии глицином для лечения резистентной шизофрении.Br J Psychiatry 1996; 169: 610-7 .. Просмотреть аннотацию.

Heresco-Levy U, Javitt DC, Ermilov M, et al. Эффективность высоких доз глицина при лечении стойких негативных симптомов шизофрении. Arch Gen Psychiatry 1999; 56: 29-36 .. Просмотреть аннотацию.

Джавитт, округ Колумбия, Балла А., Сершен Х, Лайта А.Э. Премия за исследования Беннета. Аннулирование фенциклидин-индуцированных эффектов глицином и ингибиторами транспорта глицина. Biol Psychiatry 1999; 45: 668-79 .. Просмотреть аннотацию.

Джавитт Д.К., Зильберман И., Зукин С.Р. и др.Облегчение негативных симптомов при шизофрении глицином. Am J Psychiatry 1994; 151: 1234-6 .. Просмотреть аннотацию.

Поткин С.Г., Джин Й., Банни Б.Г., Коста Дж., Гуласекарам Б. Эффект клозапина и дополнительных высоких доз глицина при резистентной к лечению шизофрении. Am J Psychiatry 1999; 156: 145-7 .. Просмотреть аннотацию.

Rose ML, Cattley RC, Dunn C, et al. Пищевой глицин предотвращает развитие опухолей печени, вызванных пролифератором пероксисом WY-14,643. Канцерогенез 1999; 20: 2075-81.. Просмотреть аннотацию.

Rose ML, Madren J, Bunzendahl H, Thurman RG. Пищевой глицин подавляет рост опухолей меланомы B16 у мышей. Канцерогенез 1999; 20: 793-8 .. Просмотреть аннотацию.

Турман Р.Г., Чжун З., фон Франкенберг М. и др. Профилактика вызванной циклоспорином нефротоксичности с помощью диетического глицина. Трансплантация 1997; 63: 1661-7 .. Просмотреть аннотацию.

Инь М., Икедзима К., Arteel GE, Seabra V и др. Глицин ускоряет восстановление после повреждения печени, вызванного алкоголем. J. Pharmacol Exp Ther 1998; 286: 1014-9.. Просмотреть аннотацию.

Чжун З., Arteel GE, Коннор HD и др. Циклоспорин А увеличивает гипоксию и выработку свободных радикалов в почках крыс: профилактика с помощью диетического глицина. Am J Physiol 1998; 275: F595-604 .. Просмотреть аннотацию.

Глицин: формула, структура и преимущества - видео и стенограмма урока

Определение глицина

Глицин - одна из 20 аминокислот, важных для жизни.Его химическая формула: C2H5NO2 . При изучении этой аминокислоты ее можно часто называть Gly или просто G. Это самая маленькая из всех аминокислот и имеет боковую цепь, состоящую только из молекулы водорода. Эта аминокислота в чистом виде имеет сладкий вкус, неполярна и не имеет заряда. Глицин вырабатывается в организме из аминокислоты серин и обычно образуется в печени.

Почему важен глицин?

Глицин важен для образования белков в организме.Эта аминокислота, когда она повторяется в большом количестве, образует коллаген. Коллаген - это вещество, которое скрепляет соединительную ткань, такую ​​как мышцы, связки, нервы и жир. Это жизненно важно для формирования формы и общей структуры жизни на планете Земля. Глицин делает длинный коллагеновый белок гибким. Именно эта гибкость, связанная с неполярностью и способностью молекулы связывать водород, помогает длинным белкам, таким как коллаген, упаковываться в очень маленькие структуры.Глицин в белке способствует образованию спиральной структуры, которая укорачивает белок.

Глицин также используется в организме как химическое вещество для передачи нервных сигналов в спинной мозг, головной мозг и глаза. Другие применения глицина включают усиление пищевого вкуса, использование в косметике и дезодорантах, лекарствах для желудка и использование для сцепления металлов друг с другом в промышленности.

Краткое содержание урока

Глицин - наименьшая из 20 аминокислот. Он несущественный и имеет формулу C2H5NO2 .Эта аминокислота жизненно важна для производства белков во всех организмах. Глицин производится в организме из другой аминокислоты под названием серин и играет важную роль в производстве коллагена и нейротрансмиссии. Кроме того, он используется для улучшения вкуса пищи, изготовления косметики и склеивания металлов. Если бы глицин не присутствовал, многие белки, которые жизненно важны для жизни, не смогли бы сворачиваться или функционировать, что привело бы к ухудшению здоровья организма или его отсутствию.

Преимущества, побочные эффекты, дозировка и взаимодействие

Глицин - это аминокислота, которая действует как строительный блок для определенных белков, особенно коллагена, который содержится в коже, связках, мышцах, костях и хрящах.Он составляет около 35 процентов коллагена в организме человека.

Глицин также помогает регулировать нервные импульсы в центральной нервной системе, особенно в спинном мозге, сетчатке и в центре управления головным мозгом, известном как ствол мозга. Глицин также связывается с токсичными веществами и способствует их выведению из организма.

В отличие от других аминокислот, которые в основном получены из продуктов, которые мы едим, глицин может синтезироваться в организме и поэтому не считается незаменимой аминокислотой.Мы можем получить весь необходимый нам глицин из продуктов с высоким содержанием белка, таких как мясо, птица, рыба, яйца, молочные продукты, бобы, крупы и макаронные изделия.

При этом есть доказательства того, что прием добавки глицина может помочь в лечении определенных заболеваний, как метаболических, так и неврологических.

Лаура Портер / Verywell

Польза для здоровья

Считается, что из-за его множества функций в организме глицин приносит пользу для здоровья, если принимать его в виде добавок.Большая часть текущих исследований была сосредоточена на его роли в центральной нервной системе, где он может улучшать сон, улучшать память и помогать в лечении шизофрении.

Также считается, что он уменьшает повреждение головного мозга после инсульта, лечит увеличенную простату, излечивает серьезные язвы ног и улучшает чувствительность к инсулину у людей с диабетом или преддиабетом.

Сон, настроение и память

Глицин стимулирует выработку серотонина, гормона «хорошего самочувствия», который помогает поднять настроение, улучшить качество сна и улучшить познавательные способности и память.

Хотя некоторые считают, что добавки глицина действуют как «естественные антидепрессанты», их действие на мозг относительно недолговечно, вызывая кратковременный всплеск уровня серотонина, который быстро исчезает в течение нескольких минут.

Хотя существует мало доказательств того, что это может изменить течение расстройства настроения, такого как депрессия, исследования показывают, что этого эффекта может быть достаточно, чтобы повлиять на режим сна у людей с бессонницей.

Одно исследование из Японии продемонстрировало, как глицин влияет на часть мозга, известную как гипоталамус, вызывая учащенное быстрое движение глаз (REM), соответствующее глубокому сну.Эффект был дозозависимым, а это означало, что режим сна, казалось, улучшался вместе с увеличением дозировки глицина, обычно принимаемого непосредственно перед сном.

Хотя некоторые сторонники утверждают, что добавки глицина могут улучшить память, концентрацию и умственную работоспособность, на биохимическом уровне данных об этом мало.

Скорее, похоже, что улучшение режима сна косвенно улучшает память и концентрацию так же, как и у любого, кто не лишен сна.

Шизофрения

Кратковременное влияние глицина на уровень серотонина также может принести пользу людям с шизофренией. Вместо того, чтобы лечить само заболевание, глицин, по-видимому, уменьшает негативные побочные эффекты антипсихотических препаратов, используемых в лечении, включая зипрекса (оланзапин) и риспердал (рисперидон).

Обзор исследований 2016 года показал, что добавки глицина, принимаемые вместе с антипсихотической терапией, снижают частоту когнитивных и физиологических побочных эффектов на 34%.Однако для этого потребовались относительно высокие дозы (8 миллиграммов и более), чтобы глицин прошел через гематоэнцефалический барьер.

Это проблематично, поскольку высокие дозы могут вызвать серьезные побочные эффекты, включая тошноту, рвоту и диарею. Чтобы избежать этого, врачи часто начинают с более низкой дозы и постепенно увеличивают дозировку до достижения желаемого эффекта.

Ишемический инсульт

Глицин иногда назначают людям, только что перенесшим ишемический инсульт.Ишемический инсульт возникает, когда артерии, ведущие к мозгу, сужаются или блокируются, что приводит к ограничению кровотока (ишемии) к мозгу. Свидетельства в поддержку его использования были неоднозначными и часто противоречивыми.

Раннее исследование, опубликованное в журнале Cerebrovascular Disease , показало, что сублингвальная (под языком) доза глицина, введенная в течение шести часов после инсульта, может ограничить повреждение мозга.

Напротив, исследования из Японии показывают, что высокое потребление глицина может фактически увеличить риск смерти от инсульта, по крайней мере, у мужчин.

Согласно исследованию, проведенному в 2015 году Университетом Гифу, диета с высоким содержанием глицина может повышать систолическое артериальное давление на 2–3 миллиметра ртутного столба (мм рт. Ст.) В течение многих лет независимо от источника питания. У мужчин это выражается в от 66% до 88% повышенный риск смерти от инсульта. У женщин такого же эффекта не наблюдалось.

Противоречивый характер исследования предполагает, что преимущества глицина могут быть ограничены острым лечением, а не профилактикой ишемического инсульта.

Увеличенная простата

Имеются ограниченные данные о том, могут ли добавки глицина помочь в лечении увеличенной простаты (также известной как доброкачественная гиперплазия предстательной железы или ДГПЖ). Большая часть доказательств основана на использовании натуральной добавки под названием экстракт seroitae, богатого глицином соединения, полученного из корейской черной сои ( Glycine max. (L.) Merri).

Согласно исследованию Католического университета в Корее, доза экстракта seroitae в 1400 миллиграмм (мг), принимаемая три раза в день в течение 12 недель, уменьшала симптомы ДГПЖ по сравнению с мужчинами, принимавшими плацебо.Взаимодействие с другими людьми

Хотя некоторые альтернативные практики считают, что ежедневный прием глицина может помочь предотвратить ДГПЖ, фактических доказательств в поддержку этих утверждений мало.

Язвы на ногах

При применении в качестве крема для местного применения глицин может способствовать заживлению некоторых типов язв на ногах. Большая часть исследований восходит к 1980-м годам, когда было обнаружено, что крем для местного применения, содержащий глицин, помогает лечить язвы на ногах, вызванные редкими заболеваниями, такими как дефицит пролидазы и синдром Клайнфельтера.

Однако большинство исследований были небольшими и плохо спланированными. Помимо этого, нет реальных доказательств того, что глицин может помочь в лечении язв на ногах, вызванных диабетом, инфекциями, недостаточностью питания или сосудистыми заболеваниями.

Единственным исключением может быть лечение устойчивых (невосприимчивых) язв у людей с серповидно-клеточной анемией (ВСС). Согласно обзору исследований 2014 года, местные глициновые мази обеспечивали минимальное или умеренное улучшение язв ВСС, хотя на самом деле ни одна из них не вылечила рану.Взаимодействие с другими людьми

Инсулинорезистентность

Известна связь между низким уровнем глицина в крови и возникновением инсулинорезистентности. Люди с инсулинорезистентностью не могут эффективно использовать инсулин, что приводит к высокому уровню сахара в крови и развитию диабета 2 типа.

Некоторые альтернативные практики считают, что, повышая уровень глицина с помощью пероральных добавок, можно также повысить чувствительность к инсулину, нормализуя уровень сахара в крови.

Хотя это предположение кажется достаточно справедливым, существует мало свидетельств того, что эта стратегия действительно работает.Это связано с тем, что низкие уровни глицина вызваны не столько отсутствием глицина, сколько скоростью, с которой глицин метаболизируется в печени по мере прогрессирования диабета.

Таким образом, резистентность к инсулину способствует истощению запасов глицина, а не наоборот. Увеличение потребления глицина мало повлияет на этот эффект.

Побочные эффекты

Добавки глицина обычно считаются безопасными, если их принимать по назначению. С учетом сказанного, исследований долгосрочной безопасности добавок глицина проводилось мало.

Большинство людей, принимающих глицин, не испытывают побочных эффектов. Те, у кого это есть, могут иметь легкие желудочно-кишечные симптомы, такие как расстройство желудка, тошнота, жидкий стул или рвота.

Добавки глицина не рекомендуются, если вы принимаете антипсихотический препарат Клозарил (клозапин). В отличие от других препаратов, используемых для лечения шизофрении, глицин, по-видимому, снижает эффективность клозарила у некоторых людей.

Из-за отсутствия исследований следует избегать применения глицина у детей и людей, которые беременны или кормят грудью, если иное не рекомендовано квалифицированным врачом.

Verywell / Анастасия Третьяк

Дозировка и подготовка

Глицин можно найти в нескольких различных формах. Наиболее распространены оральные гелевые колпачки, обычно доступные в дозах от 500 мг до 1000 мг. Существуют также порошкообразные составы, которые можно добавлять в коктейли или смузи.

Хотя нет никаких предписанных рекомендаций по правильному применению глицина у людей с шизофренией, многие эксперты рекомендуют 0,4 грамма на килограмм массы тела (г / кг) два раза в день при приеме атипичных нейролептиков, таких как зипрекса и риспердал.

Кремы для местного применения, содержащие глицин и аминокислоты L-цистеин и DL-треонин, доступны по рецепту. В зависимости от состояния кожи его можно назначать один раз в день, два раза в день или через день.

Что искать

Если по какой-либо причине вы рассматриваете возможность приема добавок глицина, лучше сначала поговорить со своим врачом, чтобы убедиться, что вы принимаете их правильно и знаете о рисках и преимуществах лечения.

При покупке добавок всегда ищите бренды, которые были протестированы и одобрены независимым сертифицирующим органом, таким как Фармакопея США (USP), NSF International и ConsumerLab.Никогда не используйте добавку с истекшим сроком годности, которая выглядит поврежденной или обесцвеченной.

Другие вопросы

Мне действительно нужна добавка глицина?

Первый вопрос, который следует задать себе, если рассматривать добавку глицина: «Действительно ли она мне нужна?». В большинстве случаев это не так. Глицин содержится во многих продуктах, которые мы едим, и его более чем достаточно.

Какие продукты являются хорошими источниками глицина?

Вместо добавок ищите настоящие источники пищи, богатые глицином, измеряемым в граммах (г), включая:

  • Красное мясо: (1.От 5 до 2 г глицина на 100 г)
  • Семена, такие как кунжут или тыква (от 1,5 до 3,4 г на 100 г)
  • Индейка (1,8 г на 100 г)
  • Курица (1,75 г на 100 г)
  • Свинина (1,7 г на 100 г)
  • Арахис (1,6 г на 100 г)
  • Консервы из лосося (1,4 г на 100 г)
  • Гранола (0,8 г на 100 г)
  • Киноа (0,7 г на 100 г)
  • Сыр твердый (0,6 г на 100 г)
  • Макаронные изделия (0,6 г на 100 г)
  • Соевые бобы (0,5 г на 100 г)
  • Хлеб (0.5 г на 100 г)
  • Миндаль (0,6 г на 100 г)
  • Яйца (0,5 г на 100 г)
  • Фасоль (0,4 г на 100 г)

Если вам нужна помощь в составлении подходящей диеты с учетом ваших текущих целей в отношении здоровья или снижения веса, попросите своего врача направить вас к квалифицированному диетологу или диетологу.

Аминокислотный состав

- обзор

2.1.2 Аминокислотный состав

Аминокислотный состав выбранного пептида может влиять на успех генерации антител.Как правило, пептиды могут содержать все типы аминокислот в зависимости от цели и применения. Однако на практике пептиды с гидрофильными и заряженными аминокислотами предпочтительны для генерации пептидных антител к нативным белкам, поскольку их мишени обычно расположены на поверхности белка [11,25,44]. Области со слишком высоким суммарным зарядом или гидрофильностью, однако, иногда не так эффективны, как ожидалось, обычно потому, что стабильная граница раздела антитело-антиген зависит от комбинации ван-дер-ваальсовых сил, водородных связей и ионных взаимодействий [68,69].То же самое относится к пептидам с высокой гидрофобностью, хотя иммуногенные пептиды, используемые для генерации антител к денатурированным мишеням, более склонны содержать гидрофобные аминокислоты, поскольку они направлены на антигенные мишени, скрытые в трехмерной структуре [70]. Это применимо, когда нацелено на обнаружение криптопов, которые представляют собой эпитопы, скрытые в структуре нативного белка и становящиеся доступными, когда белок разворачивается или меняет конформацию [71]. На растворимость пептида сильно влияет присутствие гидрофобных аминокислот, которые могут создавать препятствия при использовании пептида.Фактически пептиды с высоким содержанием гидрофобных остатков либо имеют ограниченную растворимость в водном растворе, либо полностью нерастворимы [11]. Однако пептиды, вызывающие проблемы с повышенной растворимостью, легко обойти. Например, рекомендуется, чтобы содержание гидрофобных аминокислот составляло менее 50%, и на каждые пять-десять аминокислот должен приходиться по крайней мере один заряженный остаток [11]. Альтернативно, эти пептиды растворяют в небольших количествах сильных растворителей, таких как ДМСО, ДМФ, ацетонитрил или изопропиловый спирт.

Во время синтеза образование β-листов может вызвать неполную сольватацию растущего пептида, что может привести к высокой степени делеции последовательностей в конечном продукте [11]. Эта проблема может быть минимизирована путем выбора последовательностей, которые не содержат множественных и смежных остатков, включающих Val, Ile, Tyr, Phe, Trp, Leu, Gln и Thr. Более того, пептиды, содержащие несколько остатков Cys, Met или Trp, могут быть трудными для получения с высокой чистотой, отчасти потому, что эти остатки подвержены окислению [45].Пептиды, содержащие> 75% Ser, Thr, Glu, Asp, Lys, Arg, His, Asn, Gln или Tyr, способны образовывать обширные сети межмолекулярных водородных связей и имеют тенденцию образовывать гели в концентрированных водных растворах. 10% уксусная кислота в растворителе поможет растворить основные пептиды, а 10% бикарбонат аммония поможет растворить кислые пептиды.

По отношению к конкретным аминокислотам количество остатков Gln должно быть низким, поскольку несколько остатков Gln могут приводить к образованию водородных связей между пептидами [11,45].Напротив, часто выбирают пептиды с остатками Tyr и Pro, поскольку эти аминокислоты придают иммуногену некоторую структурную стабильность, которая, вероятно, обнаруживается в нативном белке-мишени [44,72]. Применение посттрансляционно модифицированных мишеней, как представлено в таблице 2, часто дает специфические пептидные антитела, поскольку эти антитела зависят от антигенной аминокислотной последовательности дикого типа в сочетании со специфической модификацией [73]. Таким образом, при замене посттрансляционной модификации функциональной группой или аминокислотой с аналогичной функциональностью реактивность антитела заметно снижается [59,72,74].Это относится, например, к антицитруллинированным белковым антителам. Эти антитела специфичны для посттрансляционно модифицированного остатка цитруллина (Cit), где гуанидиновая группа Arg замещена уреидогруппой, образуя Cit [75,76]. В этом процессе положительный заряд удаляется с боковой цепи Arg, что может влиять на структуру белка [77]. Хотя эти антитела в первую очередь зависят от присутствия Cit, эти антитела приобретают высокую чувствительность при нацеливании на мишени, содержащие последовательности Cit-Gly [78].Тем не менее, эти антитела обладают очень широкой реакционной способностью, благоприятной для пептидного остова в сочетании с последовательностями Cit-Gly [79]. Таким образом, в этих случаях пептид примерно из 15 аминокислот с центральным мотивом Cit-Gly и несколькими положительно заряженными аминокислотами, скорее всего, даст специфические пептидные антитела с высокой аффинностью, распознающие более одной мишени, хотя был применен конкретный пептид. для производства антител. В этом отношении образование пептидных антител к цитруллинированным мишеням является исключением, подтверждающим правило.

Незаменимые аминокислоты: таблица, сокращения и структура

Аминокислота Ala

Аланин, обнаруженный в белке в 1875 году, составляет 30% остатков в шелке. Его низкая реакционная способность способствует простой, удлиненной структуре шелка с небольшим количеством поперечных связей, что придает волокнам прочность, сопротивление растяжению и гибкость. В биосинтезе белков участвует только l-стереоизомер.

Аминокислота Arg

В организме человека аргинин вырабатывается при переваривании белков.Затем он может быть преобразован организмом в оксид азота, химическое вещество, которое, как известно, расслабляет кровеносные сосуды.

Благодаря своему сосудорасширяющему действию аргинин был предложен для лечения людей с хронической сердечной недостаточностью, высоким уровнем холестерина, нарушением кровообращения и высоким кровяным давлением, хотя исследования в этом направлении все еще продолжаются. Аргинин также может быть получен синтетическим путем, и родственные аргинину соединения можно использовать для лечения людей с дисфункцией печени из-за их роли в стимулировании регенерации печени.Хотя аргинин необходим для роста, но не для поддержания организма, исследования показали, что аргинин имеет решающее значение для процесса заживления ран, особенно у людей с плохим кровообращением.

Аминокислота Asn

В 1806 году аспарагин был очищен из сока спаржи, что сделало его первой аминокислотой, выделенной из природного источника. Однако только в 1932 году ученые смогли доказать, что аспарагин присутствует в белках. Только l-стереоизомер участвует в биосинтезе белков млекопитающих.Аспарагин важен для удаления токсичного аммиака из организма.

Аминокислота Asp

Обнаруженная в белках в 1868 г. аспарагиновая кислота обычно содержится в белках животных, однако только l-стереоизомер участвует в биосинтезе белков. Растворимость этой аминокислоты в воде обусловлена ​​наличием рядом с активными центрами ферментов, таких как пепсин.

Аминокислота Cys

Цистеин особенно богат белками волос, копыт и кератином кожи, который был выделен из мочевого камня в 1810 году и из рога в 1899 году.Впоследствии он был химически синтезирован, а структура решена в 1903–1904 годах.

Серосодержащая тиоловая группа в боковой цепи цистеина является ключевой для его свойств, обеспечивая образование дисульфидных мостиков между двумя пептидными цепями (как в случае с инсулином) или образование петли в одной цепи, влияя на окончательную структуру белка. Две молекулы цистеина, связанные между собой дисульфидной связью, составляют аминокислоту цистин, которая иногда указывается отдельно в общих списках аминокислот.Цистеин вырабатывается в организме из серина и метионина и присутствует только в l-стереоизомере в белках млекопитающих.

Люди с генетическим заболеванием цистинурия не могут эффективно реабсорбировать цистин в кровоток. Следовательно, в их моче накапливается высокий уровень цистина, где он кристаллизуется и образует камни, которые блокируют почки и мочевой пузырь.

Аминокислота Gln

Глутамин был впервые выделен из свекольного сока в 1883 году, выделен из белка в 1932 году и впоследствии химически синтезирован в следующем году.Глютамин - самая распространенная в нашем организме аминокислота, которая выполняет несколько важных функций. У людей глутамин синтезируется из глутаминовой кислоты, и этот этап преобразования жизненно важен для регулирования уровня токсичного аммиака в организме, образуя мочевину и пурины.

Аминокислота Glu

Глутаминовая кислота была выделена из глютена пшеницы в 1866 г. и химически синтезирована в 1890 г. Обычно встречается в белках животных, только l-стереоизомер встречается в белках млекопитающих, которые люди могут синтезировать из обычных промежуточных продуктов. α-кетоглутаровая кислота.Мононатриевая соль l-глутаминовой кислоты, глутамат натрия (MSG) обычно используется в качестве приправы и усилителя вкуса. Карбоксильная боковая цепь глутаминовой кислоты способна действовать как донор и акцептор аммиака, который токсичен для организма, обеспечивая безопасную транспортировку аммиака в печень, где он превращается в мочевину и выводится почками. Свободная глутаминовая кислота также может разлагаться до диоксида углерода и воды или превращаться в сахара.


Аминокислота Gly

Глицин был первой аминокислотой, выделенной из белка, в данном случае желатина, и единственной, которая не является оптически активной (без d- или l-стереоизомеров). ).Структурно простейшая из α-аминокислот, она очень инертна при включении в белки. Тем не менее, глицин играет важную роль в биосинтезе аминокислоты серина, кофермента глутатиона, пуринов и гема, жизненно важной части гемоглобина.


His аминокислота

Гистидин был выделен в 1896 году, и его структура была подтверждена химическим синтезом в 1911 году. Гистидин является прямым предшественником гистамина, а также важным источником углерода в синтезе пурина.При включении в белки боковая цепь гистидина может действовать как акцептор и донор протонов, передавая важные свойства при объединении с ферментами, такими как химотрипсин, и ферментами, участвующими в метаболизме углеводов, белков и нуклеиновых кислот.

Для младенцев гистидин считается незаменимой аминокислотой, взрослые могут в течение короткого времени обходиться без диетического питания, но по-прежнему считается незаменимой.


Иле-аминокислота

Изолейцин был выделен из патоки свекловичного сахара в 1904 году.Гидрофобная природа боковой цепи изолейцина важна для определения третичной структуры белков, в которые она включена.

У тех, кто страдает редким наследственным заболеванием, называемым болезнью мочи кленового сиропа, есть дефектный фермент в пути разложения, который является общим для изолейцина, лейцина и валина. Без лечения метаболиты накапливаются в моче пациента, вызывая характерный запах, который и дал название состоянию.


Аминокислота лей

Лейцин был выделен из сыра в 1819 году и из мышц и шерсти в его кристаллическом состоянии в 1820 году.В 1891 году он был синтезирован в лаборатории.

Только l-стереоизомер присутствует в белке млекопитающих и может расщепляться на более простые соединения ферментами организма. Некоторые связывающие ДНК белки содержат области, в которых лейцины расположены в конфигурации, называемые лейциновыми застежками-молниями.


Аминокислота Lys

Лизин был впервые выделен из казеина молочного белка в 1889 году, а его структура была выяснена в 1902 году. Лизин важен для связывания ферментов с коферментами и играет важную роль в способ функционирования гистонов.

Многие зерновые культуры содержат очень мало лизина, что привело к его дефициту у некоторых групп населения, которые сильно зависят от них в продуктах питания, а также у вегетарианцев и людей, сидящих на низкожирной диете. Следовательно, были предприняты усилия по разработке штаммов кукурузы, богатых лизином.


Аминокислота Met

Метионин был выделен из казеина молочного белка в 1922 году, и его структура была решена лабораторным синтезом в 1928 году. Метионин является важным источником серы для многих соединений в организме, включая цистеин и таурин.Благодаря содержанию серы метионин помогает предотвратить накопление жира в печени и помогает выводить токсины и шлаки метаболизма.

Метионин - единственная незаменимая аминокислота, которая не присутствует в значительных количествах соевых бобов и поэтому производится коммерчески и добавляется во многие продукты из соевого шрота.


Аминокислота Phe

Фенилаланин был впервые выделен из природного источника (ростки люпина) в 1879 году и впоследствии химически синтезирован в 1882 году.Организм человека обычно способен расщеплять фенилаланин до тирозина, однако у людей с наследственным заболеванием фенилкетонурией (ФКУ) фермент, который выполняет это преобразование, неактивен. Если не лечить, фенилаланин накапливается в крови, вызывая задержку умственного развития у детей. Примерно 10 000 детей рождаются с этим заболеванием, поэтому переход на диету с низким содержанием фенилаланина в раннем возрасте может облегчить его последствия.


Pro аминокислота

В 1900 году пролин был синтезирован химическим путем.На следующий год он был выделен из казеина из молочного белка, и его структура оказалась такой же. Люди могут синтезировать пролин из глутаминовой кислоты, которая присутствует только как l-стереоизомер в белках млекопитающих. Когда пролин включается в белки, его особая структура приводит к резким изгибам или перегибам в пептидной цепи, что в значительной степени способствует окончательной структуре белка. Пролин и его производное гидроксипролин составляют 21% аминокислотных остатков волокнистого белка коллагена, необходимого для соединительной ткани.


Аминокислота Ser

Серин был впервые выделен из белка шелка в 1865 году, но его структура не была установлена ​​до 1902 года. Люди могут синтезировать серин из других метаболитов, включая глицин, хотя только l-стереоизомер появляется в белках млекопитающих. Серин важен для биосинтеза многих метаболитов и часто важен для каталитической функции ферментов, в которые он включен, включая химотрипсин и трипсин.

Нервные газы и некоторые инсектициды действуют путем объединения с остатком серина в активном центре ацетилхолинэстеразы, полностью ингибируя фермент. Активность эстеразы важна для расщепления нейромедиатора ацетилхолина, в противном случае повышается опасно высокий уровень, что быстро приводит к судорогам и смерти.


Аминокислота Thr

Треонин был выделен из фибрина в 1935 году и синтезирован в том же году. Только l-стереоизомер появляется в белках млекопитающих, где он относительно инертен.Хотя он играет важную роль во многих реакциях бактерий, его метаболическая роль у высших животных, включая человека, остается неясной.


Аминокислота Trp

Структура триптофана, выделенная из казеина (молочного белка) в 1901 году, была установлена ​​в 1907 году, но только l-стереоизомер присутствует в белках млекопитающих. В кишечнике человека бактерии расщепляют пищевой триптофан, выделяя такие соединения, как скатол и индол, которые придают фекалиям неприятный аромат.Триптофан превращается в витамин B3 (также называемый никотиновой кислотой или ниацином), но не в достаточной степени, чтобы поддерживать наше здоровье. Следовательно, мы также должны принимать витамин B3, несоблюдение этого правила приводит к его дефициту, называемому пеллагрой.


Аминокислота Tyr

В 1846 году тирозин был выделен в результате разложения казеина (белка из сыра), после чего он был синтезирован в лаборатории и его структура была определена в 1883 году.Присутствующий только в l-стереоизомере в белках млекопитающих, люди могут синтезировать тирозин из фенилаланина. Тирозин является важным предшественником гормонов надпочечников адреналина и норадреналина, гормонов щитовидной железы, включая тироксин, а также пигмента волос и кожи меланина. В ферментах остатки тирозина часто связаны с активными центрами, изменение которых может изменить специфичность фермента или полностью уничтожить активность.

Страдающие серьезным генетическим заболеванием фенилкетонурия (ФКУ) неспособны превращать фенилаланин в тирозин, в то время как у пациентов с алкаптонурией метаболизм тирозина нарушен, и моча становится отчетливой и темнеет при контакте с воздухом.


Val аминокислота

Структура валина была установлена ​​в 1906 году после его первого выделения из альбумина в 1879 году. В белке млекопитающих присутствует только l-стереоизомер. Валин может разлагаться в организме на более простые соединения, но у людей с редким генетическим заболеванием, называемым болезнью мочи кленового сиропа, неисправный фермент прерывает этот процесс и может оказаться фатальным при отсутствии лечения.

Глава 2: Структура белка - химия

Глава 2: Структура белка

2.1 Структура и свойства аминокислот

2.2 Образование пептидной связи и структура первичного белка

2.3 Структура вторичного белка

2.4 Супервторичная структура и белковые мотивы

2,5 Структура третичного и четвертичного белка

2.6 Сворачивание, денатурация и гидролиз белков

2.7 Ссылки

2.1 Структура и свойства аминокислот

Белки являются одними из наиболее распространенных органических молекул в живых системах и обладают самым разнообразным набором функций среди всех макромолекул. Белки могут быть структурными, регуляторными, сократительными или защитными; они могут служить для транспортировки, хранения или перепонки; или они могут быть токсинами или ферментами. Каждая клетка живой системы может содержать тысячи различных белков, каждый из которых выполняет уникальную функцию. Их структуры, как и их функции, сильно различаются.Однако все они представляют собой полимеры альфа-аминокислот, расположенные в линейной последовательности и связанные друг с другом ковалентными связями.

Структура альфа-аминокислот

Основным строительным блоком белков являются альфа (α) аминокислоты . Как следует из их названия, они содержат функциональную группу карбоновой кислоты и функциональную группу амина. Обозначение альфа используется, чтобы указать, что эти две функциональные группы отделены друг от друга одной углеродной группой.Помимо амина и карбоновой кислоты, альфа-углерод также присоединен к водороду и одной дополнительной группе, которая может различаться по размеру и длине. На схеме ниже эта группа обозначена как R-группа. В живых организмах в качестве строительных блоков белка используются 20 аминокислот. Они отличаются друг от друга только положением R-группы. Основная структура аминокислоты показана ниже:

Рисунок 2.1 Общая структура альфа-аминокислоты


Всего 20 альфа-аминокислот, которые обычно включаются в белковые структуры (рисунок 2.Икс). Различные R-группы имеют разные характеристики в зависимости от природы атомов, включенных в функциональные группы. Есть R-группы, которые преимущественно содержат углерод и водород и очень неполярны или гидрофобны. Другие содержат полярные незаряженные функциональные группы, такие как спирты, амиды и тиолы. Некоторые аминокислоты являются основными (содержащие функциональные аминогруппы) или кислотными (содержащими функциональные группы карбоновых кислот). Эти аминокислоты способны образовывать полные заряды и могут взаимодействовать с ионами.Каждая аминокислота может быть сокращена с использованием трехбуквенного и однобуквенного кода.

Рис. 2.2 Структура 20 альфа-аминокислот, используемых в синтезе белка. R-групп обозначены обведенными / окрашенными участками каждой молекулы. Цвета указывают на определенные классы аминокислот: гидрофобные - зеленый и желтый, гидрофильные полярные незаряженные - оранжевый, гидрофильные кислые - синие, гидрофильные основные - розовые.

Щелкните здесь, чтобы загрузить версию таблицы аминокислот


Неполярные (гидрофобные) аминокислоты

Неполярные аминокислоты можно в значительной степени подразделить на два более конкретных класса: алифатических, аминокислот и ароматических аминокислот., алифатические аминокислоты (глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин и пролин) обычно содержат разветвленные углеводородные цепи, от простейших - от глицина до более сложных структур лейцина и валина. Пролин также классифицируется как алифатическая аминокислота, но обладает особыми свойствами, поскольку углеводородная цепь циклизуется с концевым амином, создавая уникальную 5-членную кольцевую структуру. Как мы увидим в следующем разделе, посвященном первичной структуре, пролин может значительно изменить трехмерную структуру из-за структурной жесткости кольцевой структуры, когда он включен в полипептидную цепь и обычно обнаруживается в областях белка, где возникают складки или повороты.

Ароматические аминокислоты , (фенилаланин, тирозин и триптофан), , как следует из их названия, содержат ароматические функциональные группы в своей структуре, что делает их в значительной степени неполярными и гидрофобными из-за высокого содержания углерода / водорода. Однако следует отметить, что гидрофобность и гидрофильность представляют собой скользящую шкалу, и каждая из различных аминокислот может иметь разные физические и химические свойства в зависимости от их структуры. Например, гидроксильная группа, присутствующая в тирозине, увеличивает его реакционную способность и растворимость по сравнению с фенилаланином.

Метионин, одна из серосодержащих аминокислот обычно классифицируется как неполярные, гидрофобные аминокислоты, поскольку концевая метильная группа создает функциональную группу тиоэфира, которая обычно не может образовывать постоянный диполь внутри молекулы и сохраняет низкую растворимость.

Полярные (гидрофильные) аминокислоты

Полярные гидрофильные аминокислоты можно подразделить на три основных класса: полярные незаряженные, кислотные и основные функциональные группы.В пределах полярного незаряженного класса боковые цепи содержат гетероатомы (O, S или N), которые способны образовывать постоянные диполи в R-группе. К ним относятся гидроксил- и сульфоксил-содержащие аминокислоты, серин, треонин и цистеин и амидосодержащие аминокислоты, глутамин и аспаригин. Две аминокислоты, глутаминовая кислота (глутамат) и аспарагиновая кислота (аспартат) составляют кислые аминокислоты и содержат боковые цепи с функциональными группами карбоновых кислот, способными полностью ионизоваться в растворе.Основные аминокислоты , , лизин, аргинин и гистидин , содержат функциональные аминогруппы, которые можно протонировать для получения полного заряда.

Многие из аминокислот с гидрофильными R-группами могут участвовать в активном сайте ферментов. Активный центр - это часть фермента, которая напрямую связывается с субстратом и осуществляет реакцию. Белковые ферменты содержат каталитических группы , состоящих из R-групп аминокислот, которые способствуют образованию и разрушению связей.Аминокислоты, которые играют значительную роль в специфичности связывания активного сайта, обычно не соседствуют друг с другом в первичной структуре, а образуют активный сайт в результате сворачивания при создании третичной структуры, как вы увидите позже в глава.

Белковые структуры, построенные из основных аминокислот, могут состоять из сотен аминокислот. Таким образом, для простоты 20 аминокислот, используемых для синтеза белка, имеют аббревиатуры как трехбуквенного, так и однобуквенного кода (Таблица 2.1). Эти сокращения обычно используются для обозначения белковых последовательностей в биоинформатических и исследовательских целях.

Таблица 2.1 Аббревиатуры α-аминокислот



Мысленный вопрос: Триптофан содержит функциональную группу амина, почему триптофан не является основным?

Ответ: Триптофан содержит индольную кольцевую структуру, которая включает функциональную группу амина. Однако из-за близости и электроноакцепторной природы ароматической кольцевой структуры неподеленная пара электронов на азоте недоступна для принятия протона.Вместо этого они участвуют в образовании связей p- в нескольких различных резонансных структурах, возможных для индольного кольца. На рис. 2.3A показаны четыре возможные резонансные структуры для индола. И наоборот, в структуре имидазольного кольца, обнаруженной в гистидине, есть два атома азота, один из которых участвует в образовании резонансных структур (азот № 1 на рисунке 2.3B) и не может принимать протон, а другой (азот № 3 ), которая имеет неподеленную пару электронов, которая может принять протон.

Рис. 2.3 Сравнение структурной доступности неподеленной пары электронов на азоте для принятия протона в кольцевых структурах индола и иммидизола . (A) Показаны четыре резонансные структуры индольной кольцевой структуры, демонстрирующие, что неподеленная пара электронов на азоте участвует в образовании pi -связей. (B) Кольцевая структура имидазола имеет один азот (1), который участвует в резонансных структурах (не показаны) и не может принимать протон, в то время как второй азот (3) имеет неподеленную пару электронов, доступных для принятия протона. как показано.

Работай самостоятельно:

В приведенном выше примере опишите с помощью химической диаграммы, почему амидные атомы азота, содержащиеся в аспарагине и глутамине, не являются основными.



Альфа-аминокислоты - хиральные молекулы

Если вы изучите структуру альфа-углерода в каждой из аминокислот, вы заметите, что все аминокислоты, за исключением глицина, являются хиральными молекулами (Рисунок 2.4) Хиральная молекула - это молекула, которая не накладывается на свое зеркальное отображение. Подобно левой и правой руке с большим пальцем и пальцами в одном порядке, но они являются зеркальными, а не одинаковыми, к хиральным молекулам прикреплены одни и те же предметы в одном и том же порядке, но они являются зеркальными, а не одинаковыми. Варианты зеркального отображения хиральных молекул имеют физические свойства, которые почти идентичны друг другу, что очень затрудняет их различение или разделение.Из-за этой природы им дано специальное название стереоизомера - энантиомеры , и фактически сами соединения получили такое же название! Эти молекулы действительно различаются тем, как они вращают простой поляризованный свет, и тем, как они реагируют и взаимодействуют с биологическими молекулами. Молекулы, вращающие свет в правостороннем направлении, называются правовращающими и обозначаются буквой D. Молекулы, которые вращают свет в левом направлении, называются левовращающими и обозначаются буквой L, чтобы отличить один энантиомер от другого.D- и L-формы аланина показаны на рисунке 2.4B.

Хотя большинство аминокислот могут существовать как в левосторонней, так и в правосторонней формах, жизнь на Земле состоит почти исключительно из левосторонних аминокислот. Протеогенные аминокислоты, включенные в белки рибосомами, всегда находятся в L-конформации. Некоторые бактерии могут включать D-аминокислоты в пептиды, не кодируемые рибосомами, но D-аминокислоты в природе используются редко. Интересно, что когда мы обсудим структуру сахаров в главе XX, мы обнаружим, что сахара, которые включены в углеводные структуры, почти исключительно находятся в D-конформации.Никто не знает, почему это так. Однако доктор. Джон Кронин и Сандра Пиццарелло показали, что из аминокислот, которые падают на Землю из космоса на метеоритах, больше находится в L-конформации, чем в D-конформации. Таким образом, тот факт, что мы состоим преимущественно из L-аминокислот, может быть вызван аминокислотами из космоса.

Почему аминокислоты в космосе благоприятствуют L-конформации? Никто точно не знает, но известно, что излучение также может существовать в левосторонней и правосторонней формах. Итак, существует теория под названием гипотеза Боннера , которая предполагает, что преобладающие формы излучения в космосе (т. Е.от вращающейся нейтронной звезды, например) может привести к селективному образованию гомохиральных молекул, таких как L-аминокислоты и D-сахара. Это все еще спекулятивно, но недавние открытия метеоритов делают эту гипотезу гораздо более правдоподобной.

Рис. 2.4 Хиральность аминокислот. За исключением простейшей аминокислоты, глицина, все другие аминокислоты, которые включены в белковые структуры, имеют хиральную природу. (A) Демонстрирует хиральность структуры основной альфа-аминокислоты при использовании неспецифической R-группы.(B) Пара энантиомеров D- и L-аланина, верхняя диаграмма представляет модель шара и клюшки, а нижняя диаграмма представляет линейную структуру.

Изображение (A) из NASA


Обратите внимание, что обозначения D и L - это особые термины, используемые для того, как молекула вращает простой поляризованный свет. Это не означает абсолютную стереоконфигурацию молекулы. Абсолютная конфигурация относится к пространственному расположению атомов хирального молекулярного объекта (или группы) и его стереохимическому описанию e.грамм. R или S , имея в виду Rectus или Sinister соответственно.

Абсолютные конфигурации хиральной молекулы (в чистом виде) чаще всего получают с помощью рентгеновской кристаллографии. Альтернативными методами являются оптическая вращательная дисперсия, колебательный круговой дихроизм, использование реагентов хирального сдвига в протонном ЯМР и визуализации кулоновского взрыва. После получения абсолютной конфигурации назначение R или S основано на правилах приоритета Кан – Ингольда – Прелога, , которые можно просмотреть, перейдя по ссылке и на рисунке 2.5. Все хиральные аминокислоты, кроме цистеина, также находятся в S-конформации. Цистеин содержит атом серы, из-за чего R-группа имеет более высокий приоритет, чем функциональная группа карбоновой кислоты, что приводит к R-конформации для абсолютной стереохимии. Однако цистеин действительно вращает простой поляризованный свет в левовращающем или левовращающем направлении. Таким образом, R- и S-обозначения не всегда соответствуют D- и L-конформации.

Рисунок 2.5 Абсолютная конфигурация определяется обозначениями Rectus (R) и Sinister (S). В системе Кан-Ингольда Прелога для наименования хиральных центров группы, присоединенные к хиральному центру, ранжируются в соответствии с их атомным номером, причем наивысший атомный номер получает наивысший приоритет (A на диаграмме выше), а наименьший атомный номер получает наименьший приоритет (D на диаграмме выше). Затем наблюдатель с самым низким приоритетом направляет молекулу в сторону, чтобы правильно сориентировать молекулу для дальнейшей оценки.Затем отслеживается путь приоритетов №1, №2 и №3 (соответствующих A, B и C выше). Если путь идет по часовой стрелке, хиральному центру присваивается R-обозначение, тогда как если путь идет против часовой стрелки, ему присваивается S-обозначение.

Изображение из Википедия


Аминокислоты - цвиттерионы

В химии цвиттерион представляет собой молекулу с двумя или более функциональными группами, из которых по крайней мере одна имеет положительный, а другая отрицательный электрический заряд, а суммарный заряд всей молекулы равен нулю при определенном pH.Поскольку они содержат по крайней мере один положительный и один отрицательный заряд, цвиттерионы также иногда называют внутренними солями . Заряды на различных функциональных группах уравновешивают друг друга, и молекула в целом может быть электрически нейтральной при определенном pH. PH, при котором это происходит, известен как изоэлектрическая точка .

В отличие от простых амфотерных соединений, которые могут образовывать только или катионные или анионные частицы, цвиттерион одновременно имеет оба ионных состояния.Аминокислоты являются примерами цвиттерионов (рис. 2.6). Эти соединения содержат аммонийную и карбоксилатную группы, и их можно рассматривать как возникающие в результате своего рода внутримолекулярной кислотно-основной реакции: аминогруппа депротонирует карбоновую кислоту.

Рис. 2.6 Аминокислоты - это цвиттерионы. Аминокислота содержит как кислотные (фрагмент карбоновой кислоты), так и основные (фрагмент амина) центры. Изомер справа - это цвиттерионная форма.


Поскольку аминокислоты являются цвиттерионами, а некоторые из них также содержат потенциал для ионизации в своих R-группах, их состояние заряда in vivo , и, таким образом, их реакционная способность может варьироваться в зависимости от pH, температуры и статуса сольватации локальных микросреда, в которой они расположены.Таблица стандартных значений pK a для аминокислот показана в таблице 2.1 и может использоваться для прогнозирования состояния ионизации / заряда аминокислот и получаемых ими пептидов / белков. Однако следует отметить, что статус сольватации в микроокружении аминокислоты может изменять относительные значения pK a этих функциональных групп и обеспечивать уникальные реактивные свойства в активных центрах ферментов (таблица 2.1). Более подробное обсуждение эффектов десольватации будет дано в главе XX, посвященной механизмам ферментативных реакций.

Таблица 2.1

Версия для печати значений pKa


Как видно из таблицы 2.1, семь аминокислот содержат R-группы с ионизируемыми боковыми цепями и обычно находятся в активных центрах ферментов. Напомним, что pK a определяется как pH, при котором ионизированная и неионизированная формы ионизируемой функциональной группы в молекуле существуют в равных концентрациях. Таким образом, когда функциональная группа сдвигается выше или ниже ее значения pK - , произойдет сдвиг в концентрациях ионизированных и неионизированных форм в пользу одного состояния по сравнению с другим.На рис. 2.7 показаны различные R-группы в их неионизированном и ионизированном состояниях и их предпочтительные состояния выше или ниже значения pK a .

Рисунок 2.7 Ионизируемые функциональные группы в общих аминокислотах. Во всех аминокислотах как функциональная группа карбоновой кислоты (C-конец), так и функциональная группа амина (N-конец) способны к ионизации. Кроме того, семь аминокислот (аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, аргинин, гистидин, лизин, тирозин и цистеин) также содержат ионизируемые функциональные группы в своих R-группах.Предпочтительные состояния функциональной группы показаны либо выше, либо ниже их соответствующих значений pK a .


Обычно ионизируемая группа будет благоприятствовать протонированному состоянию в условиях pH ниже ее соответствующих значений pK a и будет благоприятствовать депротонированному состоянию в условиях pH выше ее соответствующего значения pK a . Таким образом, значения pK a могут быть использованы для помощи в прогнозировании общих зарядовых состояний аминокислот и их результирующих пептидов / белков в определенной среде.Например, если мы посмотрим на кривую титрования основной аминокислоты, гистидина (рис. 2.8). При достижении каждого pK a состояние заряда аминокислоты изменяется в пользу депротонированного состояния. Таким образом, гистидин будет медленно прогрессировать от общего заряда +2 при очень низком pH (полностью протонированный) до общего заряда -1 при очень высоком pH (полностью депротонирован).

Рис. 2.8 Состояние ионизации гистидина в средах с различным pH. (A) Кривая титрования гистидина от низкого pH до высокого pH.Указывается каждая точка эквивалентности (pK a ). (B) Показывает благоприятное состояние ионизации гистидина после прохождения каждого pK значения .

Изображение адаптировано из L. Van Warren



Дополнительная практика:

Изобразите глутаминовую кислоту и спрогнозируйте общее состояние заряда аминокислоты при pH = 1, pH = 3, pH = 7 и pH = 12.



Образование цистеиновой и дисульфидной связи

Цистеин также является уникальной аминокислотой, поскольку эта боковая цепь способна подвергаться обратимой окислительно-восстановительной ( редокс ) реакции с другими остатками цистеина, создавая ковалентную дисульфидную связь в окисленном состоянии (Рисунок 2.9). Вспомните, что когда молекулы окисляются, они теряют электроны, а когда молекулы восстанавливаются, они приобретают электроны. Во время биологических окислительно-восстановительных реакций ионы водорода ( протонов, ) часто удаляются с электронами из молекулы во время окисления и возвращаются во время восстановления. Таким образом, если реакция теряет или набирает протоны, это хороший признак того, что она также теряет или получает электроны и что происходит окислительно-восстановительная реакция.Таким образом, получение или потеря протонов может быть простым способом идентифицировать этот тип реакции.

Дисульфидные связи являются неотъемлемой частью образования трехмерной структуры белков и поэтому могут сильно влиять на функцию получаемого белка. В клеточных системах образование / разрыв дисульфидной связи является ферментно-опосредованной реакцией и может использоваться в качестве механизма для контроля активности белка. Дисульфидные связи будут обсуждаться более подробно в разделе 2.xx данной главы и в главе XX.

Рис. 2.9. Цистеин может окисляться с образованием дисульфидных связей. Во время образования дисульфидной связи два цистеина окисляются с образованием молекулы цистина. Это требует потери двух протонов и двух электронов.

назад к началу

2.2 Образование пептидных связей и структура первичного белка

В клеточных системах белки связаны между собой большим ферментным комплексом, который содержит смесь РНК и белков.Этот комплекс называется рибосомой , , , . Таким образом, поскольку аминокислоты связаны друг с другом с образованием определенного белка, они размещаются в очень определенном порядке, который диктуется генетической информацией, содержащейся в молекуле информационной РНК (мРНК). Этот специфический порядок аминокислот известен как первичная последовательность белка . Механизм трансляции, используемый рибосомой для синтеза белков, будет подробно рассмотрен в главе XX.В этой главе основное внимание будет уделено химической реакции, происходящей во время синтеза, и физическим свойствам полученных пептидов / белков.

Первичная последовательность белка связана вместе с использованием дегидратационного синтеза (потеря воды), которые объединяют карбоновую кислоту вышележащей аминокислоты с аминогруппой нижележащей аминокислоты с образованием амидной связи (рис. 2.10). ). Аналогично, обратная реакция - это гидролиз и требует включения молекулы воды для разделения двух аминокислот и разрыва амидной связи.Примечательно, что рибосома служит ферментом, который опосредует реакции синтеза дегидратации, необходимые для создания молекул белка, тогда как класс ферментов, называемых протеазами , , необходим для гидролиза белка.

В белковых структурах амидная связь между аминокислотами известна как пептидная связь . Последующие аминокислоты будут добавлены на конце карбоновой кислоты растущего белка.Таким образом, белки всегда синтезируются направленным образом, начиная с амина и заканчивая хвостом карбоновой кислоты. Новые аминокислоты всегда добавляются к хвосту карбоновой кислоты, а не к амину первой аминокислоты в цепи. Направленность синтеза белка определяется рибосомой и известна как синтез N- в C .

Рис. 2.10. Образование пептидной связи. Добавление двух аминокислот для образования пептида требует синтеза дегидратации.


Как отмечалось выше в разделе цвиттерионов, амидные связи имеют резонансную структуру, которая не позволяет атомной неподеленной паре электронов действовать как основание (рис. 2.11).

Рисунок 2.11 Резонансная структура амида. Во время амидного резонанса неподеленные пары электронов азота участвуют в образовании pi -связи с карбонильным углеродом, образующим двойную связь. Таким образом, амидные атомы азота не являются основными. Кроме того, связь C-N в амидной структуре зафиксирована в пространстве и не может вращаться из-за характера связи pi- .

Изображение В.К. Чанг


Вместо этого они участвуют в образовании связи - с карбонильным углеродом. Кроме того, связь C-N в амидной структуре зафиксирована в пространстве и не может вращаться из-за характера связи pi- . Это создает фиксированные физические положения R-групп в растущем пептиде либо в конформации цис, или транс . Поскольку R-группы могут быть довольно объемными, они обычно чередуются по обе стороны от растущей белковой цепи в конформации транс .Конформация цис предпочтительна только с одной конкретной аминокислотой, пролином . Это связано с циклической структурой R-группы пролина и стерическими препятствиями, которые создаются, когда пролин принимает конформацию trans (рис. 2.12). Таким образом, остатки пролина могут иметь большое влияние на трехмерную структуру полученного пептида.

Рисунок 2.12 Конформация Cis и Trans R-групп аминокислот. Верхняя диаграмма отображает конформации цис и транс двух соседних аминокислот, обозначенных как X и Y, которые обозначают любую из 20 аминокислот, за исключением пролина. В конформации trans R-группа из аминокислоты X повернута в сторону и находится на другой стороне молекулы по сравнению с R-группой из аминокислоты Y. Эта конформация дает наименьшее количество стерических препятствий по сравнению с cis конформация, в которой R-группы расположены с одной стороны и в непосредственной близости друг от друга.На нижней диаграмме любая аминокислота X расположена перед остатком пролина. Из-за циклизации пролиновой R-группы с амидным азотом в основной цепи это смещает положение пролиновой R-группы, чтобы быть ближе к R-группе от аминокислоты X, когда она принимает конформацию trans . Таким образом, пролин отдает предпочтение конформации цис , которая имеет меньшие стерические препятствия.


Белки - очень большие молекулы, содержащие много аминокислотных остатков, связанных вместе в очень определенном порядке.Размер белков варьируется от 50 аминокислот до самого большого известного белка, содержащего 33 423 аминокислоты. Макромолекулы, содержащие менее 50 аминокислот, известны как пептиды (рис. 2.13).


Рис. 2.13. Пептиды и белки - это макромолекулы, состоящие из длинных цепочек аминокислот, соединенных вместе амидными связями. Порядок и природа аминокислот в первичной последовательности белка определяют структуру укладки белка на основе окружающей среды белка (то есть, если он находится внутри клетки, он, вероятно, окружен водой в очень полярной среде. , тогда как если белок встроен в плазматическую мембрану, он будет окружен очень неполярными углеводородными хвостами).


Благодаря большому количеству аминокислот, которые могут быть включены в каждое положение в белке, существуют миллиарды различных возможных комбинаций белков, которые можно использовать для создания новых белковых структур! Например, подумайте о трипептиде, полученном из этого пула аминокислот. В каждой позиции есть 20 различных опций, которые могут быть включены. Таким образом, общее возможное количество образующихся трипептидов будет 20 × 20 × 20 или 20 3 , что равняется 8000 различных вариантов трипептидов! А теперь подумайте, сколько вариантов было бы для небольшого пептида, содержащего 40 аминокислот.Будет 20 40 вариантов или ошеломляющая 1,09 X 10 52 возможных вариантов последовательности! Каждый из этих вариантов будет различаться по общей форме белка, поскольку природа боковых цепей аминокислот помогает определить взаимодействие белка с другими остатками в самом белке и с окружающей его средой.

Характер аминокислот по всему белку помогает белку складываться и формировать его трехмерную структуру. Именно эта трехмерная форма требуется для функциональной активности белка (т. Е. форма белка = функция белка ). Для белков, находящихся в водной среде клетки, гидрофобные аминокислоты часто находятся внутри структуры белка, тогда как водолюбивые гидрофильные аминокислоты будут на поверхности, где они могут связываться водородом и взаимодействовать с молекулами воды. Пролин уникален, потому что он имеет единственную R-группу, которая образует циклическую структуру с аминогруппой в основной цепи. Эта циклизация заставляет пролин принимать конформацию цис , а не конформацию транс в основной цепи.Этот сдвиг в структуре часто означает, что пролины представляют собой положения, в которых происходят изгибы или изменения направления внутри белка. Метионин уникален тем, что он служит исходной аминокислотой почти для всех многих тысяч белков, известных в природе. Цистеины содержат тиоловые функциональные группы и, таким образом, могут окисляться другими остатками цистеина с образованием ковалентных дисульфидных связей в структуре белка (рис. 2.14). Дисульфидные мостики добавляют дополнительную стабильность трехмерной структуре и часто требуются для правильного сворачивания и функционирования белка (Рисунок 2.14).

Рисунок 2.14 Дисульфидные связи. Дисульфидные связи образуются между двумя остатками цистеина в пептидной или белковой последовательности или между различными пептидными или белковыми цепями. В приведенном выше примере изображены две пептидные цепи, которые образуют гормон инсулин. Дисульфидные мостики между двумя цепями необходимы для правильного функционирования этого гормона по регулированию уровня глюкозы в крови.

Изображение предоставлено: CNX OpenStax через Wikimedia Commons


Форма и функции белка

Первичная структура каждого белка приводит к уникальному паттерну сворачивания, который характерен для этого конкретного белка.Таким образом, первичная последовательность - это линейный порядок аминокислот, поскольку они связаны вместе в белковой цепи (рис. 2.15). В следующем разделе мы обсудим сворачивание белка, которое приводит к образованию вторичных, третичных, а иногда и четвертичных белковых структур.

Рис. 2.15. Первичная структура белка представляет собой линейную последовательность аминокислот.

(кредит: модификация работы Национального исследовательского института генома человека)

назад к началу

2.3 Структура вторичного белка

В предыдущем разделе мы отметили жесткость, создаваемую связью CN в амидной связи, когда аминокислоты соединяются друг с другом, и узнали, что это заставляет R-группы аминокислот благоприятствовать конфромации транс (за исключением пролина, который поддерживает конформацию цис ). Эта жесткость каркаса белка ограничивает потенциал сворачивания и структуру получаемого белка. Однако связи, прикрепленные к α-углероду, могут свободно вращаться и вносить свой вклад в гибкость и уникальные паттерны сворачивания, наблюдаемые внутри белков.Чтобы оценить возможные модели вращения, которые могут возникнуть вокруг α-углерода, обычно измеряются торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ). Угол кручения Phi (Φ) измеряет вращение вокруг связи α-углерод-азот, оценивая угол между двумя соседними карбонильными атомами углерода, когда вы смотрите прямо вниз по связи α-углерод-азот в плоскость бумаги (рис. 2.16). ). И наоборот, торсионный угол Psi (ψ) измеряет вращение вокруг связи α-углерод - карбонильный углерод, оценивая угол между двумя соседними атомами азота, когда вы смотрите прямо вниз на связь α-углерод - карбонильный углерод (Рисунок 2.16).

Рисунок 2.16 Торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ). (A) Торсионный угол Phi (Φ) является мерой вращения вокруг связи между α-углеродом и амидным азотом. Он измеряется как угол между двумя карбонильными атомами углерода, примыкающими к связи, показанный на нижней панели. (B) Торсионный угол Psi (ψ) является мерой вращения вокруг связи между α-углеродом и карбонильным углеродом. Он измеряется как угол между двумя атомами азота, примыкающими к связи, показанный на нижней панели.


В то время как связи вокруг α-углерода могут вращаться свободно, предпочтительные торсионные углы ограничены меньшим набором возможностей, поскольку соседние атомы избегают конформаций, которые имеют высокие стерические препятствия, связанные с ними. Г. Рамачандран создал компьютерные модели малых пептидов для определения стабильных конформаций торсионных углов Phi (Φ) и Psi (ψ). На основе своих результатов он создал так называемый график Рамачандрана, который графически отображает области перекрытия наиболее благоприятных торсионных углов Phi (Φ) и Psi (ψ) (Рисунок 2.17)

Рисунок 2.17 График Рамачандрана. Благоприятный и очень благоприятный торсионные углы Phi (Φ) и Psi (ψ) обозначены желтым и красным соответственно. Указаны углы связи для общих вторичных белковых структур.

Изображение изменено с: J. Cooper


Внутри каждого белка небольшие участки белка могут принимать специфические повторяющиеся паттерны сворачивания. Эти конкретные мотивы или узоры называются вторичной структурой .Две из наиболее распространенных вторичных структурных особенностей включают альфа-спираль и бета-гофрированный лист (рис. 2.18). Внутри этих структур внутримолекулярные взаимодействия, особенно водородная связь между амином основной цепи и карбонильными функциональными группами, имеют решающее значение для поддержания трехмерной формы.

Рис. 2.18. Вторичные структурные особенности в структуре белка. Правая альфа-спираль и бета-складчатый лист являются общими структурными мотивами, обнаруженными в большинстве белков.Они удерживаются вместе за счет водородной связи между амином и карбонильным кислородом в основной цепи аминокислоты.

Изображение изменено из: The School of Biomedical Sciences Wiki


Альфа Спираль

Для альфа-спиральных структур очень распространена правая спираль, тогда как левые спирали очень редки. Это связано с торсионными углами Phi (Φ) и Psi (ψ), необходимыми для получения левой альфа-спиральной структуры.Чтобы получить правильную ориентацию левой спирали, белку придется складываться и закручиваться под множеством неблагоприятных углов. Таким образом, они не очень распространены в природе.

Для правой альфа-спирали каждый виток спирали содержит 3,6 аминокислотных остатка (рис. 2.19). Группы R (вариантные группы) полипептида выступают из α -спиральной цепи. Основная цепь полипептида образует повторяющуюся спиральную структуру, которая стабилизируется водородными связями между кислородом карбонила и водородом амина.Эти водородные связи возникают с регулярными интервалами, по одной водородной связи на каждую четвертую аминокислоту, и заставляют основную цепь полипептида образовывать спираль. Каждая аминокислота продвигает спираль вдоль своей оси на 1,5 Å. Каждый виток спирали состоит из 3,6 аминокислот; следовательно, шаг спирали составляет 5,4 Å. На спираль приходится в среднем десять аминокислотных остатков. Различные аминокислоты по-разному склонны к образованию α -спирали. Аминокислоты, которые предпочитают принимать спиральные конформации в белках, включают метионин, аланин, лейцин, глутамат и лизин.Пролин и глицин почти не склонны к образованию спиралей.

Рис. 2.19. Структура правой альфа-спирали. (A) Модель шара и рукояти, вид сбоку. Всего для образования одного витка α -спирали требуется 3,6 аминокислоты. Водородная связь между кислородом карбонила и азотом 4-й аминокислоты стабилизирует спиральную структуру. На показанной структуре черные атомы представляют собой альфа-углерод, серый - карбонильные углероды, красный - кислород, синий - азот, зеленый - R-группы и светло-фиолетовый - атомы водорода.(B) Расширенный вид сбоку, линейная структура и модель заполнения пространства (C) Расширенный вид сверху, линейная структура и модель заполнения пространства

Изображение A изменено из: Максим Изображение B и C из: Генри Якубовски


Ключевые моменты об альфа-спирали:
  • Альфа-спираль более компактна, чем полностью вытянутая полипептидная цепь с углами phi / psi 180 o
  • В белках среднее количество аминокислот в спирали составляет 11, что дает 3 витка.
  • Левая альфа-спираль, хотя и разрешенная при осмотре графика Рамачандрана, наблюдается редко, поскольку аминокислоты, используемые для построения структуры белка, являются L-аминокислотами и смещены в сторону образования правой спирали. Когда левосторонние спирали все же образуются, они часто имеют решающее значение для правильного сворачивания белка, стабильности белка или непосредственно участвуют в формировании активного центра.

Рисунок 2.20 Левосторонняя структура альфа-спирали. На этой диаграмме левая альфа-спираль, показанная желтым цветом, является частью витка шпильки в структуре белка и стабилизирована двумя дисульфидными мостиками, показанными желтым цветом.

Рисунок из: Annavarapu, S., Nanda, V. (2009) BMC Struct Biol 9, 61


  • Сердцевина спирали плотно упакована. В спирали нет отверстий и пор.
  • Все R-группы простираются наружу и от оси спирали. R-группы могут быть гидрофильными или гидрофобными и могут располагаться в определенных положениях на спирали, образуя амфипатические области на белке, или полностью гидрофобные спирали могут также проходить через плазматическую мембрану, как показано на рис. 2.21

Рис. 2.21. Расположение R-групп в альфа-спиральных структурах. R-группы могут быть расположены внутри альфа-спирали для создания амфипатических областей внутри белка, где гидрофильные остатки расположены на одной стороне спирали, а гидрофобные - на другой, как показано на виде сбоку (A) или виде сверху вниз ( ДО Н.Э).R-группы также могут быть полностью гидрофобными в альфа-спиралях, охватывающих плазматическую мембрану, как показано на (D).

Рисунок изменен по: Khara, J.S., et al. (2017) Acta Biomat 57: 103-114 и Ryu, H., et al. (2019) Int J Mol Sci 20 (6) 1437


  • Некоторые аминокислоты чаще встречаются в альфа-спиралях, чем другие. Вот аминокислоты, которые обычно НЕ встречаются в альфа-спиральных структурах: Gly слишком мал и конформационно гибок, чтобы его можно было найти с высокой частотой в альфа-спиралях, в то время как Pro слишком жесткий и в цис -конформации. Pro часто нарушает спиральную структуру, вызывая изгибы белка. Некоторые аминокислоты с боковыми цепями, которые могут связывать Н-связь ( Ser, Asp, и Asn ) и не слишком долго, по-видимому, действуют как конкуренты донора и акцептора Н-связи основной цепи и дестабилизируют альфа спирали. R-группы с ранним ветвлением, такие как Val и Ile, дестабилизируют альфа-спираль из-за стерических взаимодействий объемных боковых цепей с основной цепью спирали.
  • Сводная информация о склонностях аминокислот к альфа-спиралям (а также к бета-структуре)
  • Альфа-кератины, основной компонент волос, кожи, меха, клювов и ногтей, почти полностью представляют собой альфа-спираль.

Jmol: Обновлено Изолированная спираль из антифриза белка Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

Бета-плиссированный лист:

В β-складчатом листе «складки» образованы водородными связями между атомами в основной цепи полипептидной цепи.Группы R присоединены к атомам углерода и проходят выше и ниже складок складки в конформации trans . Складчатые сегменты выстраиваются параллельно или антипараллельно друг другу, а водородные связи образуются между частично положительным атомом азота в аминогруппе и частично отрицательным атомом кислорода в карбонильной группе остова пептида (рис. 2.21).

Рисунок 2.21 Структура листа с бета-гофрировкой. β-гофрированный лист может быть ориентирован в параллельной или антипараллельной ориентации, как показано на (A) выше, с β-гофрированным листом, представленным красными стрелками в виде ленты.Направление стрелки указывает ориентацию белка, при этом стрелка проходит в направлении от N к C. Водородная связь между карбонилом основной цепи и функциональными аминогруппами основной цепи стабилизировала как антипараллельные (B слева), так и параллельные (B справа) β-складчатые листовые структуры.

Изображение (A) с: Xenoblast Изображение (B) с: Fvasconcellos


Другие мотивы вторичной структуры:

Другие важные вторичные структуры включают витков, петель, шпильки и гибкие линкеры .Существует множество различных классификаций витков в структуре белка, включая α-витков, β-витков, γ-витков, δ-витков и π-витков . β-витки (наиболее распространенная форма) обычно содержат четыре аминокислотных остатка (рис. 2.22). Пролин и глицин обычно встречаются в поворотных мотивах, поскольку цис-конформация пролина способствует более резким конформационным изгибам, в то время как минимальная боковая цепь глицина позволяет более плотно упаковывать аминокислоты, чтобы способствовать структуре поворота.

Рисунок 2.22. Схема β-витков типа I и II.

Фотография из: Muskid


ω-петля - это универсальный термин для более длинной, протяженной или неправильной петли без фиксированной внутренней водородной связи. Шпилька - это особый случай поворота, при котором направление основной цепи белка меняется на противоположное и фланкирующие элементы вторичной структуры взаимодействуют. Например, шпилька beta соединяет две антипараллельные β-нити с водородными связями.Иногда повороты обнаруживаются внутри гибких линкеров или петель, соединяющих белковые домены. Линкерные последовательности различаются по длине и обычно богаты полярными незаряженными аминокислотами. Гибкие линкеры позволяют соединительным доменам свободно скручиваться и вращаться для рекрутирования своих партнеров по связыванию через динамику белковых доменов.

назад к началу

2.4 Супервторичная структура и белковые мотивы

Между вторичной структурой и третичной структурой белков находятся более крупные трехмерные особенности, которые были идентифицированы во множестве различных белковых структур.Они известны как супервторичная структура и как белок мотивы . Супервторичная структура обычно состоит из двух вторичных структур, связанных между собой витком, и включает спираль-виток-спираль, спираль-петля-спираль, α-α-углы, β-β-углы и β-шпилька-β (рис. 2.23).

Рисунок 2.23 Примеры сверхвторичных структур. (A) β-шпилька-β-структуры характеризуются резким поворотом шпильки, который не нарушает водородные связи двух β-складчатых листовых структур.(B) Предполагаемая спиральная структура белка Taspase1, (C) угловая структура α-α, присутствующая в белке Myoglobin.

Изображение A предоставлено: Isabella Daidone Изображение B: Johannes van den Boom, et al. (2016) PLosONE 11 (3): e0151431

Изображение C изменено с: Belles14104


Белковые мотивы представляют собой более сложные структуры, созданные из вторичных и супервторичных структурных компонентов, которые являются повторяющимися модальностями, визуализированными во многих белковых структурах.

Бета-нити имеют тенденцию закручиваться в правильном направлении, чтобы минимизировать конформационную энергию. Это приводит к образованию интересных структурных мотивов, обнаруженных во многих типах белков. Две из этих структур включают скрученные листы или седла, а также бета-стволы (рис. 2.24)

Рис. 2.24. Общие структурные мотивы бета-цепей. (A) Скрученный лист для правой руки, вид сверху и сбоку, (B) Вид сбоку бета-ствола и (C) Вид сверху бета-ствола

Автор изображения: Генри Якубовски


Структурные мотивы могут выполнять определенные функции в белках, такие как обеспечение связывания субстратов или кофакторов.Например, складка Россмана отвечает за связывание с кофакторами нуклеотидов, такими как никотинамидадениндинуклеотид (NAD + ) (рис. 2.25). Складка Россмана состоит из шести параллельных бета-нитей, которые образуют протяженный бета-лист. Первые три нити соединены α-спиралями, в результате чего образуется структура бета-альфа-бета-альфа-бета. Этот образец дублируется один раз, чтобы получить перевернутый тандемный повтор, содержащий шесть нитей. В целом жилы расположены в порядке 321456 (1 = N-концевой, 6 = C-концевой).Пять скрученных нитей Россманна складок расположены в порядке 32145. Общая третичная структура складки напоминает трехслойный бутерброд, в котором начинка состоит из удлиненного бета-листа, а два ломтика хлеба образованы соединяющимися параллельными альфа-буквами. спирали.

Рис. 2.25. Фолд Россмана. (A) Структура никотинамид-адениндинуклеотида (NAD + ) (B) Мультяшная диаграмма складки Россмана (спирали A-F красные и нити 1-6 желтые) из E.coli фермент малатдегидрогеназа. Показано, что кофактор NAD + связывается как молекула, заполняющая пространство. (C) Схематическая диаграмма шестицепочечной складки Россмана.

Изображение изменено с: Boghog


Одной из особенностей складки Россмана является ее специфичность связывания кофакторов. Наиболее консервативный сегмент складок Россмана - это первый бета-альфа-бета-сегмент. Поскольку этот сегмент находится в контакте с ADP-частью динуклеотидов, таких как FAD, NAD и NADP, его также называют «ADP-связывающей бета-бета складкой».

Интересно, что подобные структурные мотивы не всегда имеют общего эволюционного предка и могут возникать в результате конвергентной эволюции. Так обстоит дело с TIM Barrel, консервативной белковой складкой, состоящей из восьми α-спиралей и восьми параллельных β-цепей, которые чередуются вдоль пептидного остова. Структура названа в честь триозофосфатизомеразы, консервативного метаболического фермента. Бочки TIM - одна из самых распространенных белковых складок. Одна из самых интригующих особенностей представителей этого класса белков заключается в том, что хотя все они демонстрируют одну и ту же третичную складку, между ними очень мало сходства последовательностей.По крайней мере, 15 различных семейств ферментов используют этот каркас для создания соответствующей геометрии активного сайта, всегда на С-конце восьми параллельных бета-цепей цилиндра.

Рисунок 2.26 Ствол TIM. цилиндров TIM считаются α / β белковыми складками, потому что они включают в себя чередующийся паттерн α-спиралей и β-цепей в одном домене. В цилиндре TIM спирали и нити (обычно по 8 каждой) образуют соленоид, который изгибается и замыкается в форме пончика, топологически известной как тороид.Параллельные β-нити образуют внутреннюю стенку бублика (следовательно, β-бочку), тогда как α-спирали образуют внешнюю стенку бублика. Каждая β-нить соединяется со следующей смежной нитью в цилиндре через длинную правую петлю, которая включает одну из спиралей, так что раскрашивание ленты N-C на виде сверху (A) происходит в радужном порядке вокруг бочка. Ствол TIM также можно рассматривать как состоящий из 8 перекрывающихся правосторонних супервторичных структур β-α-β, как показано на виде сбоку (B).

Изображение изменено с: WillowW


Хотя ленточная диаграмма TIM Barrel показывает отверстие в центральном ядре белка, боковые цепи аминокислот на этом изображении не показаны (рис. 2.26). Ядро белка на самом деле плотно упаковано, в основном с объемными гидрофобными аминокислотными остатками, хотя необходимо несколько глицинов, чтобы дать пространство для маневра для сильно ограниченного центра из 8 приблизительных повторов, чтобы соответствовать друг другу. В упаковочных взаимодействиях между цепями и спиралями также преобладает гидрофобность, и разветвленные алифатические остатки валина, лейцина и изолейцина составляют около 40% от общего количества остатков в β-цепях.

По мере того, как наши знания о бесчисленном множестве структурных мотивов, обнаруженных в сокровищнице природы белковых структур, продолжают расти, мы продолжаем понимать, как структура белка связана с функцией, и мы можем лучше охарактеризовать вновь приобретенные последовательности белка, используя in silico технологии.

назад к началу

2.5 Структура третичного и четвертичного белка

Полная трехмерная форма всего белка (или сумма всех вторичных структурных мотивов) известна как третичная структура белка и является уникальной и определяющей особенностью этого белка (Рисунок 2.27). В первую очередь, взаимодействия между группами R создают сложную трехмерную третичную структуру белка. Природа групп R, обнаруженных в задействованных аминокислотах, может противодействовать образованию водородных связей, описанных для стандартных вторичных структур, таких как альфа-спираль. Например, группы R с одинаковыми зарядами отталкиваются друг от друга, а группы с разными зарядами притягиваются друг к другу (ионные связи). Незаряженные неполярные боковые цепи могут образовывать гидрофобные взаимодействия.Взаимодействие между боковыми цепями цистеина может приводить к образованию дисульфидных связей.

Рисунок 2.27. Структура третичного белка. Третичная структура белков определяется множеством химических взаимодействий. К ним относятся гидрофобные взаимодействия, ионные связи, водородные связи и дисульфидные связи.

Изображение предоставлено: School of Biomedical Sciences Wiki


Все эти взаимодействия, сильные и слабые, определяют окончательную трехмерную форму белка.Когда белок теряет свою трехмерную форму, он обычно больше не функционирует.

В природе некоторые белки образованы из нескольких полипептидов, также известных как субъединицы, и взаимодействие этих субъединиц образует четвертичную структуру . Слабые взаимодействия между субъединицами помогают стабилизировать общую структуру. Например, инсулин (глобулярный белок) имеет комбинацию водородных и дисульфидных связей, из-за которых он в основном собирается в шар.Инсулин начинается как единый полипептид и теряет некоторые внутренние последовательности во время клеточного процессинга, которые образуют две цепи, удерживаемые вместе дисульфидными связями, как показано на рисунке 2.14. Затем три из этих структур группируются, образуя неактивный гексамер (рис. 2.28). Гексамерная форма инсулина - это способ для организма хранить инсулин в стабильной и неактивной конформации, чтобы он был доступен для высвобождения и реактивации в мономерной форме.

Рисунок 2.28 Инсулиновый гормон - хороший пример четвертичной структуры. Инсулин вырабатывается и хранится в организме в виде гексамера (единица из шести молекул инсулина), в то время как активной формой является мономер. Гексамер представляет собой неактивную форму с долговременной стабильностью, которая служит средством защиты высокореактивного инсулина, но при этом остается легкодоступным.

Рисунок: Исаак Йонемото


Прогнозирование паттерна сворачивания белка на основе его первичной последовательности является чрезвычайно сложной задачей из-за присущей аминокислотным остаткам гибкости, которые можно использовать для формирования различных вторичных признаков.Как описано Fujiwara и др., Классификация SCOP (структурная классификация белков) и SCOPe (расширенная версия) являются основными базами данных, предоставляющими подробные и всесторонние описания всех известных структур белков. Классификация SCOP основана на иерархических уровнях: первые два уровня, семейство , и суперсемейство , , описывают близкие и дальние эволюционные отношения, тогда как третий, кратный , описывает геометрические отношения и структурные мотивы внутри белка.В рамках схемы складчатой ​​классификации большинство белков отнесено к одному из четырех структурных классов: (1) все α-спирали, (2) все β-листы, (3) α / β для белков с дисперсными структурами и (4) α + β для белков с участками, в которых преобладает тот или иной тип паттерна.

На основании их формы, функции и местоположения белки в широком смысле могут быть охарактеризованы как волокнистые, глобулярные, мембранные или неупорядоченные.

Волокнистые белки

Волокнистые белки характеризуются удлиненными белковыми структурами.Эти типы белков часто объединяются в филаменты или пучки, образуя структурные каркасы в биологических системах. У животных два наиболее распространенных семейства волокнистых белков - это α-кератин и коллаген.

α-кератин

α-кератин - ключевой структурный элемент, из которого состоят волосы, ногти, рога, когти, копыта и внешний слой кожи. Благодаря своей плотно намотанной структуре, он может функционировать как один из самых прочных биологических материалов и находить различное применение у млекопитающих, от хищных когтей до волос для тепла.α-кератин синтезируется путем биосинтеза белка с использованием транскрипции и трансляции, но когда клетка созревает и наполняется α-кератином, она умирает, создавая прочную несосудистую единицу ороговевшей ткани.

Первые последовательности α-кератинов были определены Ханукоглу и Фуксом. Эти последовательности показали, что существует два различных, но гомологичных семейства кератинов, которые были названы кератином типа I и кератином типа II. У человека 54 гена кератина, 28 из которых кодируют тип I, а 26 - тип II. Белки типа I являются кислыми, что означает, что они содержат больше кислых аминокислот, таких как аспарагиновая кислота, в то время как белки типа II являются основными, что означает, что они содержат больше основных аминокислот, таких как лизин. Эта дифференциация особенно важна для α-кератинов, потому что при синтезе его субъединицы димера, спиральной спирали , , , , одна белковая спираль должна относиться к типу I, а другая - к типу II (рис. 2.29). Даже в пределах типа I и II есть кислые и основные кератины, которые особенно дополняют друг друга в каждом организме.Например, в коже человека K5, α-кератин типа II, соединяется в основном с K14, α-кератином I типа, с образованием комплекса α-кератина клеточного слоя эпидермиса.

Димеры Coiled-coil затем собираются в протофиламенты, очень стабильный левосторонний сверхспиральный мотив, который далее мультимеризуется, образуя филаменты, состоящие из множества копий мономеров кератина (рис. 2.29). Основная сила, которая удерживает структуры coiled-coil, связанные друг с другом, - это гидрофобные взаимодействия между аполярными остатками вдоль спиральных сегментов кератина.

Рисунок 2.29. Формирование промежуточной нити. Промежуточные филаменты состоят из супспирального комплекса α-кератина. Первоначально два мономера кератина (A) образуют структуру димера спиральной спирали (B) Два димера спиральной спирали соединяются, образуя шахматный тетрамер (C), тетрамеры начинают соединяться вместе (D), в конечном итоге формируя лист из восьми тетрамеров (E ). Затем лист из восьми тетрамеров скручивают в левую спираль, образуя конечную промежуточную нить (E). Электронная микрофотография промежуточной нити показана в верхнем левом углу.

Автор изображения: Правительство США


Коллаген

Волокнистый белок Коллаген - самый распространенный белок у млекопитающих, составляющий от 25% до 35% всего белка в организме. Он находится преимущественно во внеклеточном пространстве в различных соединительных тканях организма. Коллаген содержит уникальную четвертичную структуру из трех белковых цепей, соединенных вместе, образуя тройную спираль.В основном он находится в фиброзных тканях, таких как сухожилия, связки и кожа.

В зависимости от степени минерализации коллагеновые ткани могут быть жесткими (кость), податливыми (сухожилия) или иметь градиент от жесткого к податливому (хрящ). Его также много в роговице, кровеносных сосудах, кишечнике, межпозвонковых дисках и дентине зубов. В мышечной ткани он служит основным компонентом эндомизия. Коллаген составляет от одного до двух процентов мышечной ткани и составляет 6% веса сильных сухожильных мышц.Фибробласт - наиболее распространенная клетка, вырабатывающая коллаген. Желатин, который используется в пище и промышленности, представляет собой необратимо гидролизованный коллаген. Кроме того, в качестве пищевых добавок используются порошки частично или полностью гидролизованного коллагена. Коллаген имеет множество медицинских применений при лечении заболеваний костей и кожи.

Название коллаген происходит от греческого ( kólla ), что означает «клей», и суффикса -gen , что означает «производство». Это относится к раннему использованию соединения в процессе кипячения кожи и сухожилий лошадей и других животных для получения клея.

Более 90% коллагена в организме человека относится к типу I. Однако по состоянию на 2011 год было идентифицировано, описано и разделено на несколько групп в соответствии с формируемой ими структурой 28 типов коллагена. Пять наиболее распространенных типов:

  • Тип I: кожа, сухожилие, сосудистая сеть, органы, кость (основной компонент органической части кости)
  • Тип II: хрящ (основной коллагеновый компонент хряща)
  • Тип III: сетчатый (основной компонент ретикулярных волокон), обычно встречается вместе с типом I
  • Тип IV: образует базальную пластинку, секретируемый эпителием слой базальной мембраны
  • Тип V: клеточные поверхности, волосы и плацента

Здесь мы сосредоточимся на уникальных свойствах коллагена типа I.Коллаген I типа имеет необычный аминокислотный состав и последовательность:

.
  • Глицин содержится почти в каждом третьем остатке.
  • Пролин составляет около 17% коллагена.
  • Коллаген содержит две необычные производные аминокислоты, не вставленные непосредственно во время трансляции. Эти аминокислоты находятся в определенных местах относительно глицина и посттрансляционно модифицируются различными ферментами, оба из которых требуют витамина С в качестве кофактора (рис. 2.30).
    • Гидроксипролин, производный от пролина
    • Гидроксилизин, полученный из лизина - в зависимости от типа коллагена различное количество гидроксилизинов гликозилировано (в основном с присоединенными дисахаридами).

Рисунок 2.30. Гидроксилирование пролина и лизина во время посттрансляционной модификации коллагена типа I. Ферменты пролилгидроксилаза и лизилгидроксилаза необходимы для гидроксилирования остатков пролина (A) и лизина (B) соответственно. (Примечание: хотя положение 3 показано выше, пролиловые остатки альтернативно могут быть гидроксилированы в положении 4). Ферменты гидроксилазы модифицируют аминокислотные остатки после того, как они были включены в белок в качестве посттрансляционной модификации, и требуют витамина С (аскорбата) в качестве кофактора.(C) Дальнейшая модификация остатков гидроксилизина путем гликозилирования может привести к включению дисахарида (галактоза-глюкоза) в гидрокси-кислород.


Большинство коллагена образуется аналогичным образом. Процесс синтеза коллагена типа I описан ниже и демонстрирует сложность сворачивания и обработки белка (рис. 2.31).

  1. Внутри ячейки
    1. Два типа альфа-цепей образуются во время трансляции на рибосомах вдоль шероховатого эндоплазматического ретикулума (RER): альфа-1 и альфа-2 цепи.Эти пептидные цепи (известные как препроколлаген) имеют регистрирующие пептиды на каждом конце и сигнальный пептид.
    2. Полипептидные цепи высвобождаются в просвет RER.
    3. Сигнальные пептиды расщепляются внутри RER, и теперь эти цепи известны как про-альфа-цепи.
    4. Внутри просвета происходит гидроксилирование аминокислот лизина и пролина. Этот процесс зависит от кофактора аскорбиновой кислоты (витамина С).
    5. Происходит гликозилирование определенных остатков гидроксилизина.
    6. Тройная альфа-спиральная структура образована внутри эндоплазматического ретикулума из двух цепей альфа-1 и одной цепи альфа-2.
    7. Проколлаген доставляется в аппарат Гольджи, где он упаковывается и секретируется путем экзоцитоза.
  2. Вне камеры
    1. Регистрационные пептиды расщепляются, а тропоколлаген образуется проколлагеновой пептидазой.
    2. Множественные молекулы тропоколлагена образуют фибриллы коллагена посредством ковалентного сшивания (альдольная реакция) лизилоксидазой, которая связывает остатки гидроксилизина и лизина.Множественные коллагеновые фибриллы образуют коллагеновые волокна.
    3. Коллаген может быть прикреплен к клеточным мембранам через несколько типов белков, включая фибронектин, ламинин, фибулин и интегрин.


Рисунок 2.31. Синтез коллагена типа I. Полипептидные цепи синтезируются в эндоплазматическом ретикулуме и высвобождаются в просвет, где они гидроксилируются и гликозилируются. Тройная спираль проколлагена формируется и транспортируется через аппарат Гольджи, где подвергается дальнейшей обработке.Проколлаген секретируется во внеклеточный матрикс, где расщепляется на тропоколлаген. Тропоколлаген собирается в коллагеновые фибриллы, где происходит сшивание и водородные связи с образованием конечного коллагенового волокна.

Изображение изменено: E.V. Вонг и Британская энциклопедия


Дефицит витамина С вызывает цингу, серьезное и болезненное заболевание, при котором дефектный коллаген препятствует образованию прочной соединительной ткани. Десны портятся и кровоточат, с потерей зубов; кожа меняет цвет, а раны не заживают.До 18 века это состояние было печально известно среди длительных военных, особенно военно-морских, экспедиций, во время которых участников лишали продуктов, содержащих витамин С.

Аутоиммунное заболевание, такое как красная волчанка или ревматоидный артрит, может поражать здоровые коллагеновые волокна. Кортизол стимулирует расщепление коллагена до аминокислот, предполагая, что стресс может усугубить эти болезненные состояния.

Многие бактерии и вирусы выделяют факторы вирулентности, такие как фермент коллагеназа, который разрушает коллаген или препятствует его производству.

назад к началу
Глобулярные белки

Глобулярные белки или сферопротеины представляют собой сферические («шарообразные») белки и являются одним из распространенных типов белков. Глобулярные белки в некоторой степени растворимы в воде (образуют коллоиды в воде), в отличие от волокнистых или мембранных белков. Существует множество классов складок глобулярных белков, поскольку существует множество различных архитектур, которые могут складываться в примерно сферическую форму.

Термин глобин может более конкретно относиться к белкам, включая глобиновую складку. Глобиновая складка представляет собой обычную трехмерную складку в белках и определяет суперсемейство глобиноподобных белков (рис. 2.32). Эта складка обычно состоит из восьми альфа-спиралей, хотя некоторые белки имеют дополнительные продолжения спиралей на концах. Глобиновая складка встречается в одноименных семействах белков глобина: гемоглобинах и миоглобинах, а также в фикоцианинах.Поскольку миоглобин был первым белком, структура которого была решена, глобиновая складка была, таким образом, первой обнаруженной белковой складкой. Поскольку глобиновая складка содержит только спирали, она классифицируется как полностью альфа-белковая складка.

Рисунок 2.32 Глобиновая складка. (A) Пример глобиновой складки, переносящего кислород белка миоглобина (PBD ID 1MBA) из моллюска Aplysia limacina. (B) Структура тетрамерного белка гемоглобина, содержащего в общей сложности четыре глобиновых складки.

Изображение A: Википедия Изображение B: Zephyris


Термин глобулярный белок довольно старый (датируется, вероятно, 19 веком) и сейчас несколько архаичен, учитывая сотни тысяч белков и более элегантный и описательный словарь структурных мотивов. Сферическая структура индуцируется третичной структурой белка. Неполярные (гидрофобные) аминокислоты молекулы связаны внутри молекулы, тогда как полярные (гидрофильные) аминокислоты связаны снаружи, что позволяет диполь-дипольным взаимодействиям с растворителем, что объясняет растворимость молекулы.

В отличие от волокнистых белков, которые выполняют преобладающую структурную функцию, глобулярные белки могут действовать как:

  • Ферменты, катализируя органические реакции, происходящие в организме в мягких условиях и с высокой специфичностью. Эту роль выполняют разные эстеразы.
  • Посланники, передающие сообщения для регулирования биологических процессов. Эту функцию выполняют гормоны, например, инсулин и т. Д.
  • Транспортеры других молекул через мембраны
  • Запасы аминокислот.
  • Регуляторные роли также выполняются глобулярными белками, а не волокнистыми белками.
  • Структурные белки, например, актин и тубулин, которые являются глобулярными и растворимыми как мономеры, но полимеризуются с образованием длинных жестких волокон

Многие белки, которые будут подробно описаны в следующих главах, относятся к этому классу белков.

Мембранные белки

Мембранные белки - это белки, которые являются частью биологических мембран или взаимодействуют с ними.Они включают: 1) интегральные мембранные белки, которые являются частью мембраны или постоянно прикреплены к ней, и 2) периферические мембранные белки, которые временно прикрепляются к мембране через интегральные белки или липидный бислой. Интегральные мембранные белки далее классифицируются как трансмембранные белки, которые проходят через мембрану, или интегральные монотопные белки, которые прикрепляются только к одной стороне мембраны.

Мембранные белки, такие как растворимые глобулярные белки, волокнистые белки и неупорядоченные белки, являются обычными. Обладая символической важностью в медицине, мембранные белки являются мишенью для более 50% всех современных лекарственных препаратов. Подсчитано, что 20–30% всех генов в большинстве геномов кодируют мембранные белки. По сравнению с другими классами белков, определение структур мембранных белков остается проблемой в значительной степени из-за сложности создания экспериментальных условий, которые могут сохранить правильную конформацию белка в изоляции от его естественной среды (рис. 2.33).

Мембранные белки выполняют множество функций, жизненно важных для выживания организмов:

  • Белки мембранных рецепторов передают сигналы между внутренней и внешней средой клетки.
  • Транспортные белки перемещают молекулы и ионы через мембрану. Их можно разделить на категории в соответствии с базой данных классификации транспортеров.
  • Мембранные ферменты могут обладать многими видами активности, такими как оксидоредуктаза, трансфераза или гидролаза.
  • Молекулы клеточной адгезии позволяют клеткам идентифицировать друг друга и взаимодействовать.Например, белки, участвующие в иммунном ответе.

Рис. 2.33. Схематическое изображение трансмембранных белков. 1. одиночная трансмембранная α-спираль (битопический мембранный белок) 2. политопный трансмембранный α-спиральный белок 3. политопный трансмембранный β-листовой белок. Мембрана представлена ​​светло-коричневым цветом.

Интегральные мембранные белки постоянно прикреплены к мембране. Такие белки можно отделить от биологических мембран только с использованием детергентов, неполярных растворителей или иногда денатурирующих агентов.Их можно классифицировать в зависимости от их отношения к бислою:

  • Интегральные политопные белки - это трансмембранные белки, которые проходят через мембрану более одного раза. Эти белки могут иметь различную трансмембранную топологию. Эти белки имеют одну из двух структурных архитектур:
    • белки спирального пучка, которые присутствуют во всех типах биологических мембран;
    • бета-стволовых белков, которые обнаруживаются только в наружных мембранах грамотрицательных бактерий, а также в наружных мембранах митохондрий и хлоропластов.
  • Битопические белки - это трансмембранные белки, которые проходят через мембрану только один раз. Трансмембранные спирали из этих белков имеют значительно отличающиеся распределения аминокислот от трансмембранных спиралей политопных белков.
  • Интегральные монотопные белки представляют собой интегральные мембранные белки, которые прикреплены только к одной стороне мембраны и не охватывают весь путь.

Рисунок 2.34 Схематическое изображение различных типов взаимодействия между монотопными мембранными белками и клеточной мембраной. 1. взаимодействие амфипатической α-спирали, параллельной плоскости мембраны (плоская спираль мембраны) 2. взаимодействие гидрофобной петлей 3. взаимодействие ковалентно связанного липида мембраны ( липидирование ) 4. электростатическое или ионное взаимодействие с мембранные липиды.

Автор изображения: : Foobar


Белки периферической мембраны временно присоединяются либо к липидному бислою, либо к интегральным белкам за счет комбинации гидрофобных, электростатических и других нековалентных взаимодействий.Периферические белки диссоциируют после обработки полярным реагентом, например раствором с повышенным pH или высокой концентрацией соли.

Интегральные и периферические белки могут быть посттрансляционно модифицированы с добавлением жирных кислот, диацилглицериновых или пренильных цепей или GPI (гликозилфосфатидилинозитол), которые могут быть закреплены в липидном бислое.

Неупорядоченные белки

Внутренне неупорядоченный белок ( IDP ) - это белок, не имеющий фиксированной или упорядоченной трехмерной структуры (Рисунок 2.35). IDP охватывают спектр состояний от полностью неструктурированного до частично структурированного и включают случайные клубки, (предварительно) расплавленные глобулы и большие многодоменные белки, соединенные гибкими линкерами. Они составляют один из основных типов белков (наряду с глобулярными, волокнистыми и мембранными белками).

Рис. 2.35. Конформационная гибкость белка SUMO-1 (PDB: 1a5r). Центральная часть показывает относительно упорядоченную структуру. Напротив, N- и C-концевые области (левая и правая соответственно) демонстрируют «внутреннее нарушение», хотя короткая спиральная область сохраняется в N-концевом хвосте.Были преобразованы десять альтернативных моделей ЯМР. Элементы вторичной структуры: α-спирали (красные), β-тяжи (синие стрелки).

Автор изображения: Лукаш Козловски


Открытие IDP бросило вызов традиционной парадигме структуры белка, согласно которой функция белка зависит от фиксированной трехмерной структуры. Эта догма была поставлена ​​под сомнение в течение последних двадцати лет в результате все большего количества данных из различных областей структурной биологии, предполагающих, что динамика белков может иметь большое значение для таких систем.Несмотря на отсутствие стабильной структуры, IDP представляют собой очень большой и функционально важный класс белков. В некоторых случаях IDP могут принимать фиксированную трехмерную структуру после связывания с другими макромолекулами. В целом, IDP во многом отличаются от структурированных белков и, как правило, обладают различными свойствами с точки зрения функции, структуры, последовательности, взаимодействий, эволюции и регуляции.

В 1930-1950 годах первые структуры белка были решены с помощью кристаллографии белков.Эти ранние структуры предполагали, что фиксированная трехмерная структура может обычно требоваться для обеспечения биологических функций белков. Утверждая, что белки имеют только одну однозначно определенную конфигурацию, Мирски и Полинг не признали, что работа Фишера поддержала бы их тезис с его моделью «Замок и ключ» (1894). Эти публикации закрепили центральную догму молекулярной биологии в том, что последовательность определяет структуру, которая, в свою очередь, определяет функцию белков.В 1950 году Каруш написал о «конфигурационной адаптивности», что противоречит всем предположениям и исследованиям XIX века. Он был убежден, что белки имеют более одной конфигурации на одном уровне энергии и могут выбирать одну при связывании с другими субстратами. В 1960-х годах парадокс Левинталя предположил, что систематический конформационный поиск длинного полипептида вряд ли приведет к единственной свернутой структуре белка в биологически релевантных временных масштабах (то есть от секунд до минут). Любопытно, что для многих (небольших) белков или белковых доменов можно наблюдать относительно быструю и эффективную рефолдинг in vitro .Как указано в «Догме Анфинсена» 1973 года, фиксированная трехмерная структура этих белков уникально кодируется в их первичной структуре (аминокислотной последовательности), является кинетически доступной и стабильной в ряде (близких) физиологических условий и, следовательно, может рассматриваться как нативное состояние таких «упорядоченных» белков.

В последующие десятилетия, однако, многие крупные белковые области не могли быть отнесены к рентгеновским наборам данных, что указывает на то, что они занимают несколько позиций, которые усредняются на картах электронной плотности.Отсутствие фиксированных уникальных положений относительно кристаллической решетки предполагало, что эти области были «неупорядоченными». Спектроскопия ядерного магнитного резонанса белков также продемонстрировала наличие больших гибких линкеров и концов во многих решенных структурных ансамблях. Сейчас общепринято, что белки существуют как ансамбль подобных структур с некоторыми областями более ограниченными, чем другие. Внутренне неструктурированные белки (IUP) занимают крайний конец этого спектра гибкости, тогда как IDP также включают белки со значительной тенденцией к локальной структуре или гибкими многодоменными сборками.Эти высокодинамичные неупорядоченные области белков впоследствии были связаны с функционально важными явлениями, такими как аллостерическая регуляция и ферментативный катализ.

Многие неупорядоченные белки обладают аффинностью связывания со своими рецепторами, регулируемыми посттрансляционной модификацией, поэтому было высказано предположение, что гибкость неупорядоченных белков облегчает различные конформационные требования для связывания модифицирующих ферментов, а также их рецепторов. Внутреннее нарушение особенно обогащено белками, участвующими в передаче клеточных сигналов, транскрипции и ремоделировании хроматина.

Гибкие линкеры

Неупорядоченные области часто встречаются в виде гибких линкеров или петель, соединяющих домены. Линкерные последовательности сильно различаются по длине, но обычно богаты полярными незаряженными аминокислотами. Гибкие линкеры позволяют соединяющим доменам свободно скручиваться и вращаться, чтобы рекрутировать своих связывающих партнеров через динамику белкового домена. Они также позволяют своим партнерам по связыванию вызывать крупномасштабные конформационные изменения с помощью аллостерии на большие расстояния.

Линейные мотивы

Линейные мотивы - это короткие неупорядоченные сегменты белков, которые опосредуют функциональные взаимодействия с другими белками или другими биомолекулами (РНК, ДНК, сахарами и т. Д.).). Многие роли линейных мотивов связаны с клеточной регуляцией, например, с контролем формы клеток, субклеточной локализацией отдельных белков и регулируемым обменом белков. Часто посттрансляционные модификации, такие как фосфорилирование, настраивают сродство (не редко на несколько порядков величины) отдельных линейных мотивов к специфическим взаимодействиям. В отличие от глобулярных белков IDP не имеют пространственно расположенных активных карманов. Тем не менее, в 80% IDP (~ 3 дюжины), подвергнутых детальной структурной характеристике с помощью ЯМР, присутствуют линейные мотивы, названные PreSMos (предварительно структурированные мотивы), которые являются временными вторичными структурными элементами, примированными для распознавания мишени.В нескольких случаях было продемонстрировано, что эти временные структуры становятся полными и стабильными вторичными структурами, например спиралями, после связывания мишени. Следовательно, PreSMos являются предполагаемыми активными сайтами IDP.

Фальцовка и переплет с сопряжением

Многие неструктурированные белки претерпевают переходы в более упорядоченные состояния при связывании со своими мишенями. Спаренная укладка и связывание могут быть локальными, с участием только нескольких взаимодействующих остатков, или с участием всего белкового домена.Недавно было показано, что спаренная укладка и связывание позволяют захоронить большую площадь поверхности, что было бы возможно только для полностью структурированных белков, если бы они были намного больше. Более того, определенные неупорядоченные области могут служить «молекулярными переключателями» в регулировании определенных биологических функций, переключаясь на упорядоченную конформацию при молекулярном распознавании, например, при связывании малых молекул, связывании ДНК / РНК, ионных взаимодействиях.

Нарушение связанного состояния (нечеткие комплексы)

Внутренне неупорядоченные белки могут сохранять свою конформационную свободу, даже если они специфически связываются с другими белками.Структурный беспорядок в связанном состоянии может быть статическим или динамическим. В нечетких комплексах структурная множественность необходима для функционирования, и манипулирование связанной неупорядоченной областью изменяет активность. Конформационный ансамбль комплекса модулируется посредством посттрансляционных модификаций или белковых взаимодействий. Специфичность ДНК-связывающих белков часто зависит от длины нечетких областей, которая варьируется путем альтернативного сплайсинга. Внутренне неупорядоченные белки адаптируют множество различных структур in vivo в соответствии с условиями клетки, создавая структурный или конформационный ансамбль.

Следовательно, их структуры сильно связаны с функциями. Однако только несколько белков полностью неупорядочены в своем естественном состоянии. Нарушение в основном обнаруживается в внутренне неупорядоченных областях (IDR) внутри хорошо структурированного белка. Термин «внутренне неупорядоченный белок» (IDP), следовательно, включает белки, которые содержат IDR, а также полностью неупорядоченные белки.

Наличие и вид белкового нарушения кодируется его аминокислотной последовательностью.В целом, IDP характеризуются низким содержанием объемных гидрофобных аминокислот и высокой долей полярных и заряженных аминокислот, обычно называемой низкой гидрофобностью. Это свойство приводит к хорошему взаимодействию с водой. Кроме того, высокие чистые заряды способствуют беспорядку из-за электростатического отталкивания, возникающего из-за одинаково заряженных остатков. Таким образом, неупорядоченные последовательности не могут в достаточной степени скрыть гидрофобное ядро, чтобы сложиться в стабильные глобулярные белки. В некоторых случаях гидрофобные кластеры в неупорядоченных последовательностях дают ключи для идентификации областей, которые подвергаются сопряженной укладке и связыванию (см. Биологические роли).

Многие неупорядоченные белки обнаруживают области без какой-либо регулярной вторичной структуры. Эти области можно назвать гибкими по сравнению со структурированными петлями. В то время как последние являются жесткими и содержат только один набор углов Рамачандрана, IDP включают несколько наборов углов. Термин гибкость также используется для хорошо структурированных белков, но описывает другое явление в контексте неупорядоченных белков. Гибкость структурированных белков связана с равновесным состоянием, в то время как у ВПЛ это не так.Многие неупорядоченные белки также обнаруживают последовательности низкой сложности, то есть последовательности с избыточным представлением нескольких остатков. В то время как последовательности низкой сложности являются сильным признаком нарушения, обратное не обязательно верно, то есть не все неупорядоченные белки имеют последовательности низкой сложности. Неупорядоченные белки имеют низкое содержание предсказанной вторичной структуры.

назад к началу

2.6 Сворачивание, денатурация и гидролиз белков

Сворачивание белка - это физический процесс, посредством которого белковая цепь приобретает свою естественную трехмерную структуру, конформацию, которая обычно является биологически функциональной, быстрым и воспроизводимым образом (Рисунок 2.36). Это физический процесс, с помощью которого полипептид сворачивается в свою характерную и функциональную трехмерную структуру из случайного клубка. Каждый белок существует в виде развернутого полипептида или случайной спирали при трансляции из последовательности мРНК в линейную цепочку аминокислот. У этого полипептида отсутствует какая-либо стабильная (долговечная) трехмерная структура (левая часть первого рисунка). По мере того как полипептидная цепь синтезируется рибосомой, линейная цепь начинает складываться в свою трехмерную структуру.Сворачивание начинает происходить даже при трансляции полипептидной цепи. Аминокислоты взаимодействуют друг с другом, образуя четко определенную трехмерную структуру, свернутый белок (правая часть рисунка), известный как нативное состояние. Полученная трехмерная структура определяется аминокислотной последовательностью или первичной структурой (догма Анфинсена).

Рисунок 2.36 Белок до и после сворачивания

Автор изображения: DrKjaergaard


Правильная трехмерная структура важна для функционирования, хотя некоторые части функциональных белков могут оставаться развернутыми или, как в случае IDP, оставаться гибкими, поэтому важна динамика белков.Неспособность свернуться в нативную структуру обычно приводит к образованию неактивных белков, но в некоторых случаях неправильно свернутые белки имеют модифицированную или токсичную функциональность. Считается, что несколько нейродегенеративных и других заболеваний являются результатом накопления неправильно свернутых белков, таких как амилоидные фибриллы, обнаруженные у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Сворачивание - это спонтанный процесс, который в основном управляется гидрофобными взаимодействиями, образованием внутримолекулярных водородных связей, силами Ван-дер-Ваальса, и ему противостоит конформационная энтропия.Процесс сворачивания часто начинается совместно с трансляцией, так что N-конец белка начинает сворачиваться, в то время как C-концевой участок белка все еще синтезируется рибосомой; однако молекула белка может самопроизвольно складываться во время или после биосинтеза. Хотя эти макромолекулы можно рассматривать как «сворачивающиеся сами по себе», процесс также зависит от растворителя (вода или липидный бислой), концентрации солей, pH, температуры, возможного присутствия кофакторов и молекулярных шаперонов.Белки будут иметь ограничения на их способность к складыванию из-за ограниченных углов изгиба или возможных конформаций, как описано в графике Рамачандрана.

Рисунок 2.37 Гидрофобный коллапс. В компактной складке (справа) гидрофобные аминокислоты (показаны черными сферами) схлопываются к центру, чтобы защитить себя от водной среды.

Автор изображения: Tomixdf

Сворачивание белка должно быть термодинамически благоприятным внутри клетки, чтобы реакция была спонтанной.Поскольку известно, что сворачивание белка является спонтанной реакцией, оно должно принимать отрицательное значение свободной энергии Гиббса. Свободная энергия Гиббса при сворачивании белка напрямую связана с энтальпией и энтропией. Для возникновения отрицательного значения ΔG и для того, чтобы сворачивание белка стало термодинамически благоприятным, тогда либо энтальпия, либо энтропия, либо оба условия должны быть благоприятными.

Сведение к минимуму количества гидрофобных боковых цепей, подверженных воздействию воды, является важной движущей силой процесса складывания. Гидрофобный эффект (рис. 2.37) - это явление, при котором гидрофобные цепи белка схлопываются в ядро ​​белка (вдали от гидрофильной среды). В водной среде молекулы воды имеют тенденцию к агрегированию вокруг гидрофобных областей или боковых цепей белка, создавая водные оболочки из упорядоченных молекул воды. Упорядочение молекул воды вокруг гидрофобной области увеличивает порядок в системе и, следовательно, способствует отрицательному изменению энтропии (уменьшению энтропии в системе).Молекулы воды фиксируются в этих водных клетках, что приводит к гидрофобному коллапсу или сворачиванию внутрь гидрофобных групп (рис. 2.38).

Рис. 2.38. Образование клатрата воды. Хлороформ является гидрофобным соединением, поэтому, когда он растворяется в воде с образованием гидрата, гидрофобная гидратация сопровождается отрицательным изменением энтропии из-за повышенного порядка в окружающей воде и положительного изменения теплоемкости, часто вызывая положительное значение ΔG. Подобные водные клетки могут объединяться вокруг гидрофобных белковых остатков перед правильным сворачиванием.


Гидрофобный коллапс возвращает энтропию в систему за счет разрушения водяных клеток, что освобождает упорядоченные молекулы воды. Множество гидрофобных групп, взаимодействующих внутри ядра глобулярно свернутого белка, вносит значительный вклад в стабильность белка после сворачивания из-за сильно накопленных сил Ван-дер-Ваальса (особенно сил Лондонской дисперсии).Гидрофобный эффект существует как движущая сила в термодинамике только при наличии водной среды с амфифильной молекулой, содержащей большую гидрофобную область. Прочность водородных связей зависит от их окружения; таким образом, водородные связи, заключенные в гидрофобное ядро, вносят больший вклад, чем водородные связи, находящиеся в водной среде, для стабильности нативного состояния.

Шапероны

Молекулярные шапероны представляют собой класс белков, которые помогают в правильной укладке других белков in vivo (Рисунок 2.39). Шапероны существуют во всех клеточных компартментах и ​​взаимодействуют с полипептидной цепью, чтобы позволить сформироваться нативной трехмерной конформации белка; однако сами шапероны не включены в окончательную структуру белка, которому они помогают. Шапероны могут способствовать сворачиванию, даже когда возникающий полипептид синтезируется рибосомой. Молекулярные шапероны действуют путем связывания для стабилизации нестабильной в других отношениях структуры белка в его пути фолдинга, но шапероны не содержат необходимой информации, чтобы знать правильную нативную структуру белка, которому они помогают; скорее, шапероны работают, предотвращая неправильные складчатые конформации.

Рисунок 2.39. Вид сверху комплекса бактериальных шаперонов GroES / GroEL, модель

Автор изображения: Википедия


Таким образом, шапероны на самом деле не увеличивают частоту отдельных шагов, участвующих в пути сворачивания к нативной структуре; вместо этого они работают, уменьшая возможные нежелательные агрегации полипептидной цепи, которые в противном случае могли бы замедлить поиск подходящего промежуточного соединения, и они обеспечивают более эффективный путь для полипептидной цепи, чтобы принять правильные конформации.Шапероны не следует путать с катализаторами сворачивания, которые на самом деле катализируют медленные в противном случае шаги пути сворачивания. Примерами катализаторов фолдинга являются протеин-дисульфидные изомеразы и пептидил-пролилизомеразы, которые могут участвовать в образовании дисульфидных связей или взаимном превращении между цис- и транс- стереоизомерами соответственно.

Показано, что шапероны

имеют решающее значение в процессе сворачивания белка in vivo , потому что они обеспечивают белок с помощью, необходимой для принятия его правильных выравниваний и конформаций, достаточно эффективно, чтобы стать «биологически релевантными».Это означает, что полипептидная цепь теоретически может складываться в свою нативную структуру без помощи шаперонов, как продемонстрировали эксперименты по укладке белков, проведенные in vitro ; однако этот процесс оказывается слишком неэффективным или слишком медленным, чтобы существовать в биологических системах; следовательно, шапероны необходимы для сворачивания белка in vivo. Показано, что наряду со своей ролью в содействии формированию нативных структур, шапероны участвуют в различных ролях, таких как транспорт белков, деградация, и даже позволяют денатурированным белкам, подвергающимся воздействию определенных внешних денатурирующих факторов, возможность преобразоваться в их правильные нативные структуры.

Денатурация белка

Полностью денатурированный белок не имеет ни третичной, ни вторичной структуры, однако последовательность первичного белка остается нетронутой, и белок существует в виде случайной спирали (рис. 2.39). При определенных условиях некоторые белки могут складываться заново; однако во многих случаях денатурация необратима. Клетки иногда защищают свои белки от денатурирующего воздействия тепла с помощью ферментов, известных как , белков теплового шока (тип шаперона), , , которые помогают другим белкам как в сворачивании, так и в том, чтобы оставаться свернутыми (Рисунок 2.40). Белки теплового шока экспрессируются в ответ на повышенные температуры или другие стрессы. Некоторые белки вообще никогда не сворачиваются в клетках, кроме как с помощью шаперонов, которые либо изолируют отдельные белки, чтобы их сворачивание не прерывалось взаимодействиями с другими белками, либо помогают разворачивать неправильно свернутые белки, позволяя им повторно складываться в правильную нативную структуру. Эта функция имеет решающее значение для предотвращения риска осаждения в нерастворимые аморфные агрегаты.

Рисунок 2.40 Денатурация белка. На рисунке (1) изображен правильно свернутый интактный белок. На этапе (2) к системе подводится тепло, превышающее порог поддержания внутримолекулярных белковых взаимодействий. На этапе (3) показан развернутый или денатурированный белок. Цветные области денатурированного белка соответствуют окрашенным участкам природного свернутого белка, показанного на (1).

Диаграмма предоставлена: Scurran15


К внешним факторам, участвующим в денатурации белка или нарушении нативного состояния, относятся температура, внешние поля (электрические, магнитные), скученность молекул и даже ограничение пространства, которые могут иметь большое влияние на сворачивание белков.Высокие концентрации растворенных веществ, экстремальные значения pH, механические силы и присутствие химических денатурирующих веществ также могут способствовать денатурации белка. Эти отдельные факторы вместе классифицируются как стрессы. Показано, что шапероны существуют в возрастающих концентрациях во время клеточного стресса и помогают правильному сворачиванию возникающих белков, а также денатурированных или неправильно свернутых.

При некоторых условиях белки не будут сворачиваться в свои биохимически функциональные формы.Температура выше или ниже диапазона, в котором, как правило, живут клетки, вызовет разворачивание или денатурирование термически нестабильных белков (вот почему кипячение делает яичный белок непрозрачным). Однако термостабильность белков далеко не постоянна; например, были обнаружены гипертермофильные бактерии, которые растут при температурах до 122 ° C, что, конечно, требует, чтобы их полный набор жизненно важных белков и белковых ансамблей был стабильным при этой температуре или выше.

Гидолиз

Гидролиз - это разрушение последовательности первичного белка путем добавления воды для преобразования отдельных мономерных звеньев аминокислот (Рисунок 2.41).

Рисунок 2.41 Гидролиз белков. В реакции гидролиза вода добавляется через амидную связь, включающую группу -ОН с карбонильным углеродом и реформируя карбоновую кислоту. Водород из воды преобразовывает амин.


Белки участвуют во многих клеточных функциях. Белки могут действовать как ферменты, которые увеличивают скорость химических реакций. Фактически, 99% ферментативных реакций внутри клетки опосредуются белками.Таким образом, они являются неотъемлемой частью процессов создания или разрушения клеточных компонентов. Белки также могут действовать как структурный каркас внутри клетки, помогая поддерживать клеточную форму. Белки также могут участвовать в клеточной передаче сигналов и коммуникации, а также в переносе молекул из одного места в другое. В экстремальных условиях, таких как голодание, белки также могут использоваться в качестве источника энергии внутри клетки.

назад к началу

2.7 источников

OpenStax, Белки. OpenStax CNX. 30 сентября 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]

Файл: Хиральность руками.jpg. (2017, 16 сентября). Wikimedia Commons, бесплатное хранилище мультимедиа . Получено 17:34, 10 июля 2019 г. с сайта https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Chirality_with_hands.jpg&oldid=258750003.

авторов Википедии. (2019, 6 июля). Цвиттерион. В Википедия, Бесплатная энциклопедия .Получено 21:48, 10 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Zwitterion&oldid=

9721

.

авторов Википедии. (2019, 8 июля). Абсолютная конфигурация. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 15:28, 14 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Absolute_configuration&oldid=2423

.

Структурная биохимия / фермент / активный сайт. (2019, 1 июля). Викиучебники, проект бесплатного учебника . Получено 16:55, 16 июля 2019 г., с сайта https: // en.wikibooks.org/w/index.php?title=Structural_Biochemistry/Enzyme/Active_Site&oldid=3555410.

Структурная биохимия / Белки. (2019, 24 марта). Викиучебники, проект бесплатного учебника . Получено в 19:16, 18 июля 2019 г., с сайта https://en.wikibooks.org/w/index.php?title=Structural_Biochemistry/Proteins&oldid=3529061.

Fujiwara, K., Toda, H., and Ikeguchi, M. (2012) Зависимость склонности аминокислот к α-спирали и β-слою от общего типа белковой складки. BMC Структурная биология 12:18.Доступно по адресу: https://bmcstructbiol.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/1472-6807-12-18

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Кератин. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 17:50, 19 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Keratin&oldid=


8340

.

авторов Википедии. (2019, 13 июля). Альфа-кератин. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 18:17, 19 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php? title = Альфа-кератин & oldid = 7410

Инициатива открытого обучения. (2019) Покровные уровни организации. Университет Карнеги Меллон. В анатомии и физиологии. Доступно по адресу: https://oli.cmu.edu/jcourse/webui/syllabus/module.do?context=4348

0020ca6010f804da8baf7ba.

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Коллаген. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 03:42, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Collagen&oldid=

9954

.

авторов Википедии.(2019, 2 июля). Россманн фолд. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 16:01, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Rossmann_fold&oldid=

8788

.

авторов Википедии. (2019, 30 мая). Ствол ТИМ. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено в 16:46, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=TIM_barrel&oldid=899459569

.

авторов Википедии. (2019, 16 июля). Сворачивание белков. В Википедия, Бесплатная энциклопедия .Получено 18:30, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_folding&oldid=4145

.

авторов Википедии. (2019, 11 июня). Глобулярный белок. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 18:49, 20 июля 2019 г., с https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Globular_protein&oldid=

0467

.

авторов Википедии. (2019, 11 июля). Внутренне неупорядоченные белки. В Википедия, Бесплатная энциклопедия . Получено 19:52, 20 июля 2019 г., с https: // en.wikipedia.org/w/index.php?title=Intrinsically_disordered_proteins&oldid=2287

.

Leave a Comment

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *