Процессинг (посттрансляционная модификация) белков в мышечных волокнах

Дано определение процессинга (посттрансляционной модификации) белков в мышечных волокнах. Описана последовательность процессинга в шероховатой эндоплазматической цепи и комплексе Гольджи. Дана характеристика функций шаперонов.

Процессинг (посттрансляционная модификация) белков в мышечных волокнах

В настоящее время установлено, что синтез белков не заканчивается на рибосомах, после этого начинается следующая стадия превращения белков – процессинг. После того как пептидная (белковая) цепь отходит от рибосомы, она принимает свою биологически активную форму, т.е. сворачивается определенным образом. Однако, часто это невозможно до тех пор, пока новообразованная полипептидная цепь не подвергнется процессингу или посттрансляционной модификации.

Определение

Процессинг (посттрансляционная модификация) – это химическая модификация (изменение) белка после его синтеза на рибосоме. Для многих белков процессинг является завершающим этапом его биосинтеза.

Где протекает

Процессинг белковой молекулы протекает в шероховатой эндоплазматической сети, на поверхности которой расположены рибосомы, а также в комплексе Гольджи.


Более подробно строение и функции мышц описаны в моих книгах "Гипертрофия скелетных мышц человека" и "Биомеханика мышц"


Суть процессинга

Модификация в шероховатой эндоплазматической сети

В результате процессинга в шероховатой эндоплазматической сети от полипептидной цепи удаляются или, наоборот, к ней присоединяются определенные химические группы. Это приводит к тому, что синтезированный белок приобретает определенную пространственную вторичную, а затем и третичную структуры. Для образования правильной трехмерной структуры с ещё не свернувшейся пептидной цепью связываются особые белки – шапероны. Процесс сворачивания посредством шаперонов (рис.1) называется фолдингом. Связывание пептидной цепи с шаперонами защищает её от контактов с другими белками, и тем самым создает условия для нормального сворачивания растущего пептида. Наиболее важным шапероном является белок связывания (binding protein). Когда вновь образованный белок приобретает правильную вторичную и третичную структуру, он с помощью транспортных везикул (пузырьков) перемещается из шероховатой эндоплазматической сети в аппарат Гольджи.

Процессинг (посттрансляционная модификация) белков в мышечных волокнах

Рис.1. Шаперон

Модификация в комплексе Гольджи

В комплексе Гольджи также осуществляются ферментативные модификации белка. После этого зрелый белок в комплексе Гольджи заключается в капсулу и в виде пузырька. Иногда в секреторной капсуле также происходят модификации. Например, отщепление С-пептида от неактивного проинсулина приводит к образованию активного гормона инсулина. После этого белок экспортируется к месту своего назначения.

Процессинг сократительных и структурных белков мышечного волокна

Аналогичным образом осуществляется синтез молекул основных сократительных (миозина, актина, тропонина, тропомиозина), а также ряда структурных белков (дистрофина, спектрина, десмина) мышечного волокна.

Затраты энергии на синтез белка

Следует отметить, что синтез белка требует огромных затрат энергии. Так, только для присоединения одной аминокислоты к полипептидной цепи синтезируемого белка используется по меньшей мере пять молекул АТФ, поэтому процесс синтеза белка во многом зависит от скорости восстановления уровня АТФ в мышечных волокнах. Большие затраты энергии при синтезе белка диктуют необходимость превышения калорийностью питания атлетов энергетических затрат в период набора мышечной массы.

С уважением, А.В. Самсонова