Нуклеопротеины и нуклеопротеиды в чем разница

Нуклеопротеиды

К нуклеопротеидам относятся устойчивые комплексы нуклеиновых кислот с белками, длительное время существующие в клетке в составе органелл или структурных элементов клетки в отличие от разнообразных короткоживущих промежуточных комплексов белок — нуклеиновая кислота (комплексы нуклеиновых кислот с ферментами — синтетазами и гидролазами — при синтезе и деградации нуклеиновых кислот, комплексы нуклеиновых кислот с регуляторными белками и т. п.).

Содержание

Структура и устойчивость

В зависимости от типа входящих в состав нуклеопротеидных комплексов нуклеиновых кислот различают рибонуклеопротеиды и дезоксирибонуклеопротеиды.

Устойчивость нуклеопротеидных комплексов обеспечивается нековалентным взаимодействием. У различных нуклеопротеидов в обеспечение стабильности комплекса вносят вклад различные типы взаимодействий, при этом нуклеиново-белковые взаимодействия могут быть специфичными и неспецифичными. В случае специфичного взаимодействия определённый участок белка связан со специфичной (комплементарной участку) нуклеотидной последовательностью, в этом случае вклад водородных связей, образующихся между нуклеотидными и аминокислотными остатками благодаря пространственному взаимному соответствию фрагментов, максимален. В случае неспецифичного взаимодействия основной вклад в стабильность комплекса вносит электростатическое взаимодействие отрицательно заряженных фосфатных групп полианиона нуклеиновой кислоты с положительно заряженными аминокислотными остатками белка.

Примером специфичного взаимодействия могут служить нуклеопротеидные комплексы рРНК — субъединицы рибосом; неспецифичное электростатическое взаимодействие характерно для хромосомных комплексов ДНК — хроматина и комплексов ДНК-протамины головок сперматозоидов некоторых животных.

Нуклеопротеиды диссоциируют на белки и нуклеиновые кислоты при воздействии агентов, разрушающих или ослабляющих нековалентные связи:

Некоторые нуклеопротеиды (рибосомные субчастицы, нуклеокапсиды вирусов) обладают способностью к самосборке, то есть к образованию, при соответствующих условиях, нуклеопротеидов in vitro без участия клеточных структур или агентов; такая самосборка возможна в случае специфичных нуклеиново-белковых взаимодействий (нуклеиново-белковым узнавании). В любом случае, при образовании нуклеопротеидов происходят существенные конформационные изменения нуклеиновых кислот и, в некоторых случаях, белков, образующих нуклеопротеидный комплекс.

Распространённость и биологическая роль

Наиболее сильные конформационные изменения при образовании нуклеопротеидов претерпевают нуклеиновые кислоты, и эти изменения наиболее существенны в случае образования дезоксирибонуклеопротеидов. В отличие от одноцепочечной РНК, способной образовывать вторичные и третичные структуры за счёт антипараллельного комплементарного спаривания смежных отрезков цепи. Двухцепочечная ДНК такой возможности не имеет и существует в растворах в виде значительно более «рыхлых», по сравнению с компактными глобулами РНК, клубков. Однако связывание ДНК с сильноосновными белками (гистонами и протаминами) за счёт электростатического взаимодействия приводит к значительно более плотно упакованным нуклеопротеидным комплексам — хроматинам, обеспечивающим компактное хранение ДНК и, соответственно, наследственной информации в составе хромосом эукариот. С другой стороны, большая конформационная подвижность РНК и её каталитические свойства приводят к большому разнообразию рибонуклеопротеидов, выполняющих различные функции.

Дезоксирибонуклеопротеиды

Рибонуклеопротеиды

В клетках в наибольших количествах содержатся два класса рибонуклеопротеидов:

Нуклеокапсиды вирусов

Нуклеокапсиды вирусов представляют собой достаточно плотно упакованные комплексы белков с нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК у ретровирусов) и как функционально, так и структурно близки хроматину, представляя собой компактную форму вирусного генома.

Существует два основных типа нуклеокапсидных структур: палочковидная (нитевидная), либо сферическая («изометрическая»).

В первом случае связанные белковые субъединицы периодически располагаются вдоль нити нуклеиновой кислоты таким образом, что она сворачивается в спираль, образуя своего рода «инвертированную нуклеосому», в которой, в отличие от нуклеосом эукариот, белковая часть расположена не внутри, а снаружи структуры. Такая структура нуклеокапсидов типична для вирусов растений (в частности, вируса табачной мозаики) и миксо-, парамиксо- и рабдовирусов, нуклеокапсиды которых имеют спиральную форму.

В изометрических структурах упаковка нуклеиновой кислоты вирусного генома более сложна: белки оболочки нуклеокапсида относительно слабо связаны с нуклеиновой кислотой или нуклеопротеидами, что налагает минимум ограничений на способ упаковки нуклеиновой кислоты. Нуклеопротеиды «сердцевины» при этом могут быть весьма сложно организованы: так, в паповавирусах двухцепочечная кольцевая ДНК, связываясь с гистонами, образует структуры, очень похожие на нуклеосомы.

Источник

Нуклеопротеиды

Структура и устойчивость

В зависимости от типа составляющих нуклеопротеидных комплексов нуклеиновых кислот различают рибонуклеопротеины и дезоксирибонуклеопротеины.

Устойчивость нуклеопротеидных комплексов обеспечивается ковалентным взаимодействием. В разных нуклеопротеидов для обеспечения стабильности комплекса вносят вклад различные типы взаимодействий, при этом нуклеиново-белковые взаимодействия могут быть специфическими и неспецифическими. В случае специфического взаимодействия определенный участок белка связана со специфической (комплементарной) нуклеотидной последовательностью, в этом случае вклад водородных связей, образующихся между нуклеотидными и аминокислотными остатками благодаря пространственной взаимном соответствии фрагментов, максимален. В случае неспецифической взаимодействия основной вклад в стабильность комплекса вносит электростатическое взаимодействие отрицательно заряженных фосфатных групп полианион нуклеиновой кислоты с положительно заряженными аминокислотными остатками белка.

Примером специфического взаимодействия могут служить нуклеопротеидные комплексы рРНК — субъединицы рибосом; неспецифическая электростатическое взаимодействие характерно для хромосомных комплексов ДНК — хроматина с гистонами и комплексов ДНК-протамины головок сперматозоидов некоторых животных.

Нуклеопротеиды диссоциируют на белки и нуклеиновые кислоты при действии агентов, разрушающих или ослабляют Нековалентные связи:

Некоторые нуклеопротеиды (рибосомные субчастицы, нуклеокапсиды вирусов) обладают способностью самосборки, то есть формирования, при соответствующих условиях, нуклеопротеидов in vitro без участия клеточных структур или агентов; такое самосборки возможно в случае специфических нуклеиново-белковых взаимодействий (нуклеиново-белковом распознавании). В любом случае, при образовании нуклеопротеидов происходят существенные конформационные изменения нуклеиновых кислот и, в некоторых случаях, белков, образующих Нуклеопротеидные комплекс.

Распространенность и биологическая роль

Сильнейших конформационных изменений при образовании нуклеопротеидов испытывают нуклеиновые кислоты, и эти изменения существенные в случае образования дезоксирибонуклеопротеидив. В отличие от одноцепочечной РНК, способной образовывать вторичные и третичные структуры за счет антипараллельных комплементарной спаривания смежных отрезков цепи, двухцепочечная ДНК такой возможности нет и существует в растворах в виде значительного более «рыхлых», по сравнению с компактными глобулами РНК, клубков. Однако связывание ДНК с сильноосновные белками (гистонами и Протамина) за счет электростатического взаимодействия приводит к значительно плотнее упакованных нуклеопротеидных комплексов — хроматина, обеспечивает компактное хранение ДНК и, соответственно, наследственной информации в составе хромосом эукариот. С другой стороны, большая конформационная подвижность РНК и ее каталитические свойства приводят к большому разнообразию рибонуклеопротеидив, выполняющих различные функции.

Дезоксирибонуклеопротеиды

Рибонуклеопротеины

В клетках в наибольших количествах содержатся два класса рибонуклеопротеидив:

Нуклеокапсиды вирусов

Нуклеокапсиды вирусов достаточно плотно упакованными комплексами белков с нуклеиновой кислотой (ДНК или РНК в ретровирусов) и как функционально, так и структурно близки к хроматина, будучи компактной формой вирусного генома.

Существует два основных типа нуклеокапсидных структур: палочковидная (нитевидная) или сферическая («изометрическая»). В первом случае связанные белковые субъединицы периодически располагаются вдоль нити нуклеиновой кислоты таким образом, что она сворачивается в спираль, образуя своего рода «инвертированную нуклеосому», в которой, в отличие от нуклеосом эукариот, белковая часть расположена не внутри, а снаружи структуры. Такая структура нуклеокапсидов типична для вирусов растений (в частности, вируса табачной мозаики) и миксо-, парамиксо- и рабдовирусов, нуклеокапсиды которых имеют спиральную форму.

В изометрических структурах упаковка нуклеиновой кислоты вирусного генома сложнее: белки оболочки нуклеокапсида относительно слабо связаны с нуклеиновой кислотой или нуклеопротеидами, что накладывает минимум ограничений на способ упаковки нуклеиновой кислоты. Нуклеопротеиды «сердцевины» при этом могут быть весьма сложно организованы: так, в паповавирусов двланцюжкова кольцевая ДНК, связываясь с гистонами, образует структуры, очень похожие на нуклеосомы.

Источник

Нуклеопротеины – химия и биосинтез. Строение ДНК и РНК

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

Нуклеопротеины – химия и биосинтез. Строение ДНК и РНК

ХИМИЯ НУКЛЕОПРОТЕИНОВ

Нуклеиновые кислоты — биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (пентозы) и остатков фосфорной кислоты.

Свойства АО: гидрофобность, копланарность, поглощение УФ при 260 нм.

Нуклеозид = АО + пентоза (рибоза или дезоксирибоза). Пентоза присоединяется N-гликозидной связью.

Свойства нуклеозидов: гидрофильность.

Нуклеотид = нуклеозид + 1–4 остатка H₃PO₄.

Свойства нуклеотидов: кислотность, отрицательный заряд.

* — если сахар дезоксирибоза — дезоксиАДЕНОЗИН, дАМФ.

Биологическая роль нуклеотидов:

СТРОЕНИЕ ДНК

Под первичной структурой ДНК понимают последовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной цепи.

Силы, стабилизирующие двойную спираль: 1) горизонтальные водородные связи между АО (А = Т, Г ≡ Ц); 2) вертикальные «стейкинг»-взаимодействия между АО; 3) гидрофобные взаимодействия (АО обращены внутрь, к оси спирали, а полярные пентозы и фосфаты — наружу).

Силы, дестабилизирующие двойную спираль: электро-статические взаимодействия между отрицательно заряженными фосфатами: а) в пределах одной цепи; б) между цепями.

Поверхность двойной спирали имеет две спиральные бороздки — большую и малую. Белки связываются с ДНК в области большой бороздки, куда выступают АО.

Денатурация (плавление) ДНК — процесс расхождения нитей и формирования одноцепочечных молекул. Происходит при повышении температуры (около 70°С), при репликации и транскрипции (в отдельных участках). При постепенном снижении температуры наблюдается ренатурация.

Третичная структура ДНК — формируется только в связи с белками и служит для компактной упаковки ДНК в ядре. Белки, входящие в состав нуклеопротеинов:

5 классов гистонов — Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4.

Уровни упаковки генетического материала:

Модификации гистонов (фосфорилирование, ацетилирование) приводят к уменьшению их заряда, в результате чего гистоны легче отсоединяются от ДНК, и она становится доступна ферментам репликации и транскрипции.

Функции ДНК: хранение, воспроизводство и передача по наследству генетического материала, экспрессия генов.

СТРОЕНИЕ РНК

Вторичная структура — всегда одна цепь (у тРНК — «лист клевера»).

Третичная структура — у тРНК формируется самостоятельно и похожа на объемную букву L; у рРНК и иРНК образуется в связи с белками (рРНК+белок = рибосома, иРНК+белок = информосома).

Схема переваривания и всасывания нуклеопротеинов в ЖКТ:

Как правило, экзогенные АО, нуклеозиды и нуклеотиды не используются в клетке для синтеза собственных нуклеиновых кислот. Они разрушаются до конечных продуктов и выводятся из организма.

Конечные продукты распада пиримидинов — β-аланин, β-аминоизомасляная кислота, NH₃, CO₂.

Конечный продукт распада пуринов — мочевая кислота.

Схема распада пуринов:

Мочевая кислота содержит нерасщепленное пуриновое кольцо, поэтому плохо растворяется в воде.

У человека мочевая кислота является конечным продуктом метаболизма и выводится с мочой.

БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ

Существует 2 пути биосинтеза нуклеотидов в клетке. Во-первых, путь повторного использования АО и нуклеозидов (не только экзогенных, но и образовавшихся в клетке в процессе репарации ДНК или при распаде «отработавших» РНК). Наиболее активно протекает в клетках интенсивно размножающихся тканей (эмбриональных, регенерирующих, эпителиальных, опухолевых). Во-вторых, синтез de novo (из низкомолекулярных предшественников).

Пути повторного использования АО и нуклеозидов: наличие этих путей позволяет использовать синтетические аналоги пуринов и пиримидинов для химиотерапии опухолей и лечения вирусных инфекций (например, 5-фторурацил, меркаптопурин, ацикловир, АЗТ и др.). Такие препараты включаются клеткой в состав нуклеотидов, встраиваются в молекулу ДНК и вызывают цитотоксический эффект.

Чаще используется для повторного использования пиримидинов (тимидинкиназа, цитидинкиназа).

2. Синтез нуклеотидов на основе готовых азотистых оснований больше характерен для пуринов и проходит в 2 этапа:

а) образование активной формы рибозо-5-фосфата (фосфорибозилпирофосфата):

б) взаимодействие ФРПФ с азотистым основанием:

De novo синтез пуриновых нуклеотидов

Особенностью синтеза пуринов de novo является то, что за основу берется рибозо-5-фосфат и на его основе формируется пуриновое кольцо. N-гликозидная связь формируется уже на ранних этапах синтеза.

Источником всех атомов азота для пуринового ядра являются аминокислоты (глицин, глутамин, аспартат). Источники атомов углерода: СО₂ и формил-ТГФК (активная форма фолиевой кислоты, В₉). Общим предшественником для адениловых и гуаниловых нуклеотидов является инозинмонофосфат (ИМФ).

Ключевой фермент синтеза пуринов: амидотрансфераза.

Наиболее распространенной формой нарушения обмена пуринов является подагра. Основная причина — повышение уровня мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) и ее отложение в почках и суставах. Причины: а) избыточный синтез пуриновых нуклеотидов (нечувствительность ферментов к регуляторам); б) дефект ферментов реутилизации пуринов;
в) патология почек (недостаточное выведение). Способствует избыточное потребление пуринов с пищей. В лечении подагры используется аллопуринол — ингибитор ксантиноксидазы.

De novo синтез пиримидиновых нуклеотидов

В отличие от пуринов, при биосинтезе пиримидинов de novo вначале образуется пиримидиновое кольцо, а лишь затем к нему присоединяется рибозо-5-фосфат.

Источниками атомов для пиримидинового кольца являются глутамин, аспартат и СО₂. Синтез начинается с образования карбамоилфосфата:

В отличие от карбамоилфосфатсинтетазы I, фермент синтеза пиримидинов использует амидный азот глутамина (а не свободный аммиак) и локализован в цитоплазме.

Ключевой фермент — аспартаткарбамоилтрансфераза.

Регуляция: избыток пиримидиновых нуклеотидов ингибирует ключевой фермент, а избыток пуриновых — активирует.

Образование дезоксирибонуклеотидов

Источник

Нуклеопротеины и нуклеопротеиды в чем разница

академик РАН, проф. Донцова Ольга Анатольевна

Основные направления исследований

(i) Изучение трансляционного аппарата

Изучение инициации трансляции и участия в ней инициаторных факторов. Кроме кодирующей части, мРНК содержит так называемую 5′-нетранслируемую область с последовательностью Шайна-Дальгарно, которая отвечает за правильную посадку инициирующей рибосомы. Соответственно, различные варианты последовательности Шайна-Дальгарно влияют на регуляцию трансляции клеточных белков. Более того, инициация трансляции невозможна без инициаторных факторов, роль которых на сегодняшний день выяснена не до конца.

Изучение антибиотиков, действующих на рибосому. Антибиотики подавляют рост бактерий или приводят к их смерти. Большинство из них блокируют белковый синтез в бактериях. Известно, что бактерии способны приспосабливаться к губительному действию таких веществ, приобретая к ним устойчивость. Данное явление вызывает потребность поиска все новых и новых антибиотиков. Необходимо исследовать механизмы их действия для усовершенствования их антибактериальной активности.

(ii) Изучение теломеразы в различных организмах

Исследования теломеразы высших эукариот (в т.ч. изучение человека). Предметом особенного интереса является регуляция экспрессии основных компонентов теломеразы в человеческих клетках, биогенез теломеразной РНК и альтернативные функции фермента, не связанные с синтезом теломерной ДНК.

Поиск и создание ингибиторов и активаторов теломеразы. Данная работа проводится совместно с органической кафедрой химического факультета МГУ.

Научно-исследовательские проекты и грантовая поддержка

Избранные публикации

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору

Источник

Нуклеопротеины и нуклеопротеиды в чем разница

Анализ крови на антитела к возбудителю COVID-19 выполняется для оценки иммунного ответа на текущую или перенесенную инфекцию. Иммуноглобулины класса G (IgG) начинают появляться в крови примерно через 3-4 недели после инфицирования и могут сохраняться длительное время. Выявление антител IgG указывает на ранее перенесенную инфекцию. Как правило, при заболевании антитела вырабатываются как к нуклеокапсидному (N), так и к спайковому (S) белку коронавируса. Выявление IgG к нуклеокапсидному (N) белку позволяет судить о наличии специфического иммунного ответа к COVID-19, сформированного после перенесенного заболевания. Высокочувствительные методы для выявлении антител к возбудителю COVID 19 особенно рекомендованы людям, страдающим хроническими, аутоиммунными или онкологическими заболеваниями. Результат выдается в качественном формате: «положительный»/«отрицательный».

Антитела класса IgG к антигенам коронавирусной инфекции COVID-19, иммуноглобулины класса G к антигенам вируса SARS-CoV-2, антитела IgG к нуклеокапсидному антигену (N) вируса SARS-CoV-2, ковид, ковидная инфекция.

SARS-CoV-2 IgG antibodies, Coronaviridae, Coronavirus.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Общая информация об исследовании

Коронавирусная инфекция COVID-19 – это инфекционное заболевание, вызывается новым штаммом вируса SARS-CoV-2, который был выявлен в декабре 2019 года.

COVID-19 распространяется между людьми воздушно-капельным путем при прямом контакте или по воздуху на расстоянии около полутора метров друг от друга. После инфицирования симптомы COVID-19 могут появиться в течение двух недель, в основном это лихорадка, кашель, одышка. Среди других симптомов отмечают насморк, потерю обоняния, головную боль, слабость, диарею и тошноту. Считается, что пожилые люди, беременные женщины, люди с хроническими заболеваниями, курильщики находятся в группе повышенного риска.

Также встречается бессимптомное носительство вируса, носителями чаще всего становятся дети и молодые взрослые. Они могут передавать вирус другим людям при контакте, при этом у них самих не развиваются симптомы заболевания.

Анализ крови на антитела IgG к вирусу SARS-CoV-2 – исследование, которое помогает проверить наличие антител в крови к возбудителю новой коронавирусной инфекции COVID-19.

Инфекционный процесс сопровождается выработкой антител двух типов: IgM и IgG. IgM-антитела производятся первыми, их уровень быстро нарастает в начале инфекции, достигая максимума в острый период болезни, а затем постепенно снижается, полностью исчезая к моменту выздоровления.

Иммуноглобулины класса G (IgG) начинают появляться в крови примерно через 3-4 недели после инфицирования и могут сохраняться длительное время. Выявление IgG-антител к возбудителю COVID-19 свидетельствует, что человек выздоравливает или уже переболел коронавирусной инфекцией. Качественное исследование отображает наличие или отсутствие антител в крови, но не определяет их концентрацию. Для этого выполняют количественный тест на IgG к возбудителю COVID-19, который показывает титры антител, что позволяет определить стадию инфекционного процесса и дает возможность рассчитать напряженность иммунитета, то есть уровень невосприимчивости к данной инфекции.

Для чего используется исследование?

Когда назначается исследование?

Что означают результаты?

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики.

Источник