Информация

1.2: Клетки - Биохимия - Биология

1.2: Клетки - Биохимия - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

1.2: Клетки - биохимия

Степень доктора философии (PhD) в области биохимии и клеточной биологии

После получения степени доктора философии в области биохимии и клеточной биологии студенты смогут:

  1. Получите всесторонние знания о текущих и прошлых достижениях и методах исследований в области биохимии и клеточной биологии.
  2. Продемонстрировать навыки самостоятельного решения проблем и критического мышления.
  3. Продемонстрировать эффективные письменные, устные и визуальные коммуникативные навыки, необходимые для формулирования научных результатов и их значимости, посредством публикаций, семинаров и тезисов с описанием независимых исследований.

Клеточная биология

Клеточная биология стремится понять структуру и физиологическую функцию отдельных клеток, то, как они взаимодействуют с окружающей средой и как большое количество клеток координируется друг с другом, образуя ткани и организмы. Таким образом, клеточная биология лежит в основе всех биологических наук и является ключом к пониманию развития и прогрессирования заболеваний человека.

Проекты в нашем отделе направлены на изучение и определение ключевых физиологических, клеточных и молекулярных путей, которые управляют пролиферацией и дифференцировкой клеток, передачей сигналов, миграцией, метаболизмом и аутофагией и т. Д., И основное внимание в наших исследованиях уделяется пониманию первопричины широкого -распространенные заболевания человека, включая диабет, рак, воспаление и фиброз. Мы используем различные модельные системы для наших исследований, начиная от клеточных линий и органотипических культур и заканчивая различными моделями животных, и комбинируем разнообразные экспериментальные подходы, включая широкий спектр клеточных анализов, микроскопию, молекулярную биологию, генетику и геномику, биохимию, геномную инженерию и т. Д. in vivo исследования. Более подробную информацию об отдельных проектах можно найти по ссылкам ниже.

Факультет проводит исследования по этим направлениям:

Митоз, транскрипция, структура хроматина

Цепи передачи сигналов G-белка в молекулярной основе болезни

Механизмы тканевого фиброза, аневризмы аорты и механотрансдукции

Метаболизм РНК при стрессе

Геномная регуляция метаболизма, связь между ядром и митохондриями

Доцент
Следователь, NEIDL

Роль вирусных протеаз в формировании взаимодействий вирус-хозяин

пуринорецепторы, рецепторы EGFR, конфокальная визуализация, заживление ран, клеточная коммуникация и миграция

Стволовые клетки, биология рака, развитие органов, сигнальный путь бегемота

Биохимия


Использованная литература

Исследовательская группа по контролю диабета и его осложнениям. Влияние интенсивного лечения диабета на развитие и прогрессирование отдаленных осложнений инсулинозависимого сахарного диабета. N. Engl. J. Med. 329, 977–986 (1993).

Группа перспективных исследований диабета Великобритании (UKPDS). Интенсивный контроль уровня глюкозы в крови с помощью сульфонилмочевины или инсулина по сравнению с традиционным лечением и риск осложнений у пациентов с диабетом 2 типа (UKPDS 33). Ланцет 352, 837–853 (1998).

Вей, М., Гаскилл, С. П., Хаффнер, С. М. и Стерн, М. П. Влияние диабета и уровня гликемии на общую и сердечно-сосудистую смертность. Исследование сердца в Сан-Антонио. Уход за диабетом 7, 1167–1172 (1998).

Ebara, T. et al. Задержка катаболизма липопротеинов апоВ-48 из-за снижения продукции протеогликана гепарансульфата у мышей с диабетом. J. Clin. Инвестировать. 105, 1807–1818 (2000).

Гинзберг, Х. Н. Инсулинорезистентность и сердечно-сосудистые заболевания. J. Clin. Инвестировать. 106, 453–458 (2000).

Lusis, A. J. Атеросклероз. Природа 407, 233–241 (2000).

Сюэ, В. А. и Ло, Р. Е. Континуум риска сердечно-сосудистых заболеваний: последствия инсулинорезистентности и диабета. Являюсь. J. Med. 105, 4С – 14С (1998).

Jiang, Z. Y. et al. Характеристика селективной резистентности к передаче сигналов инсулина в сосудистой сети крыс Zucker с ожирением (fa / fa). J. Clin. Инвестировать. 104, 447–457 (1999).

Уильямс, С. Б. и др. Острая гипергликемия ослабляет эндотелий-зависимую вазодилатацию у людей in vivo. Тираж 97, 1695–1701 (1998).

Du, X. L. et al. Вызванная гипергликемией гиперпродукция митохондриального супероксида активирует путь гексозамина и индуцирует экспрессию ингибитора-1 активатора плазминогена за счет увеличения гликозилирования Sp1. Proc. Natl Acad. Sci. Соединенные Штаты Америки 97, 12222–12226 (2000).

Темелкова-Куркчиев Т.С. и др. Уровень глюкозы в плазме после заражения и скачки гликемии сильнее связаны с атеросклерозом, чем уровни глюкозы натощак или HbA1c. Уход за диабетом 12, 1830–1834 (2000).

Wilson, D. K., Bohren, K. M., Gabbay, K. H. & amp Quiocho, F. A. Маловероятный сайт сахарного субстрата в структуре 1,65 A холофермента альдозоредуктазы человека, участвующий в диабетических осложнениях. Наука 257, 81–84 (1992).

Ся П., Крамер Р. М. и Кинг Г. Л. Идентификация механизма ингибирования гипергликемии Na, K-аденозинтрифосфатазы bv, включая активацию протеинкиназы C и цитозольной фосфолипазы A2. J. Clin. Инвестировать. 96, 733–740 (1995).

Уильямсон, Дж. Р. и др. Гипергликемическая псевдогипоксия и диабетические осложнения. Диабет 42, 801–813 (1993).

Гарсия Сориано, F. et al. Диабетическая эндотелиальная дисфункция: роль активации поли (АДФ-рибозы) полимеразы. Nature Med. 7, 108–113 (2001).

Ли, А. Ю. и Чанг, С. С. Вклад пути полиола в окислительный стресс при диабетической катаракте. FASEB J. 13, 23–30 (1999).

Энгерман, Р. Л., Керн, Т. С. и Ларсон, М. Е. Нервная проводимость и ингибирование альдозоредуктазы в течение 5 лет диабета или галактоземии у собак. Диабетология 37, 141–144 (1994).

Исследовательская группа по исследованию ретинопатии сорбинила. Рандомизированное исследование сорбинила, ингибитора альдозоредуктазы, при диабетической ретинопатии. Arch. Офтальмол. 108, 1234–1244 (1990).

Грин, Д. А., Ареццо, Дж. К. и Браун, М. Б. Влияние ингибирования альдозоредуктазы на нервную проводимость и морфометрию при диабетической невропатии. Исследовательская группа Зенарестат. Неврология 53, 580–591 (1999).

Stitt, A. W. et al. Конечные продукты улучшенного гликирования (AGE) совместно локализуются с рецепторами AGE в сосудистой сети сетчатки у диабетических и инфузированных AGE крыс. Являюсь. J. Pathol. 150, 523–528 (1997).

Horie, K. et al. Иммуногистохимическая совместная локализация продуктов гликоксидации и продуктов перекисного окисления липидов при диабетических поражениях клубочков почек. Влияние гликоксидантного стресса на патогенез диабетической нефропатии. J. Clin. Инвестировать. 100, 2995–2999 (1997).

Дегенхардт Т. П., Торп С. Р. и Бейнс Дж. У. Химическая модификация белков метилглиоксалем. Cell Mol. Биол. 44, 1139–1145 (1998).

Wells-Knecht, K. J. et al. Механизм аутоокислительного гликозилирования: идентификация глиоксаля и арабинозы как промежуточных продуктов автоокислительной модификации белков глюкозой. Биохимия 34, 3702–3709 (1995).

Thornalley, P.J. Система глиоксалазы: новые разработки в направлении функциональной характеристики метаболического пути, лежащего в основе биологической жизни. Биохим Дж. 269, 1–11 (1990).

Судзуки К. и др. Сверхэкспрессия альдегидредуктазы защищает клетки PC12 от цитотоксичности метилглиоксаля или 3-дезоксиглюкозона. J. Biochem. 123, 353–357 (1998).

Сулис-Липарота Т., Купер, М., Папазоглу, Д., Кларк, Б. и Джерумс, Г. Замедление аминогуанидином развития альбуминурии, мезангиального расширения и флуоресценции тканей у крыс с индуцированным стрептозоцином диабетом. Диабет 40, 1328–1334 (1991).

Накамура, С. и др. Развитие нефропатии у крыс с самопроизвольным диабетом предотвращается OPB-9195, новым ингибитором ускоренного гликирования. Диабет 46, 895–899 (1997).

Hammes, H-P. и другие. Лечение аминогуанидином тормозит развитие экспериментальной диабетической ретинопатии. Proc. Natl Acad. Sci. Соединенные Штаты Америки 88, 11555–11559 (1991).

Джардино И., Эдельштейн Д. и Браунли М. Неферментативное гликозилирование in vitro и в эндотелиальных клетках крупного рогатого скота изменяет активность основного фактора роста фибробластов. Модель внутриклеточного гликозилирования при диабете. J. Clin. Инвестировать. 94, 110–117 (1994).

Shinohara, M. et al. Сверхэкспрессия глиоксалазы-I в эндотелиальных клетках крупного рогатого скота подавляет внутриклеточное образование конечных продуктов гликирования и предотвращает вызванное гипергликемией увеличение макромолекулярного эндоцитоза. J. Clin. Инвестировать. 101, 1142–1147 (1998).

Maisonpierre, P.C. et al. Ангиопоэтин-2, естественный антагонист Tie2, который нарушает ангиогенез in vivo. Наука 277, 55–60 (1997).

Танака, С., Авигад, Г., Бродский, Б. и Эйкенберри, Э. Ф. Гликация вызывает расширение молекулярной упаковки коллагена. J. Mol. Биол. 203, 495–505 (1988).

Huijberts, M. S. P. et al. Лечение аминогуанидином увеличивает эластичность и снижает фильтрацию жидкости в крупных артериях крыс с диабетом. J. Clin. Инвестировать. 92, 1407–1411 (1993).

Tsilbary, E.C. et al. Эффект неферментативного глюкозилирования - связывание основного неколлагенового домена NC1 с коллагеном IV типа. J. Biol. Chem. 263, 4302–4308 (1990).

Charonis, A. S. et al. Изменения ламинина после неферментативного глюкозилирования in vitro. Диабет 39, 807–814 (1988).

Haitoglou, C. S., Tsilibary, E. C., Brownlee, M. & amp Charonis, A. S. Измененные клеточные взаимодействия между эндотелиальными клетками и неферментативно глюкозилированным ламинином / коллагеном IV типа. J. Biol. Chem. 267, 12404–12407 (1992).

Федерофф, Х. Дж., Лоуренс, Д. и Браунли, М. Неферментативное гликозилирование ламинина и пептида ламинина CIKVAVS ингибирует рост нейритов. Диабет 42, 509–513 (1993).

Ли, Ю. М. и др. Молекулярная идентичность и клеточное распределение рецепторов конечных продуктов гликирования: связь p60 с OST-48 и p90 с мембранными белками 80K-H. Proc. Natl Acad. Sci. Соединенные Штаты Америки 93, 11047–11052 (1996).

Smedsrod, B. et al. Конечные продукты продвинутого гликирования удаляются за счет эндоцитоза, опосредованного рецепторами-скавенджерами, в синусоидальных купферных и эндотелиальных клетках печени. Биохим Дж. 322, 567–573 (1997).

Vlassara, H. et al. Идентификация галектина-3 как высокоаффинного связывающего белка для конечных продуктов гликирования (AGE): нового члена комплекса AGE-рецептор. Мол. Med. 1, 634–646 (1995).

Neeper, M. et al. Клонирование и экспрессия RAGE: рецептора клеточной поверхности для конечных продуктов гликозилирования белков. J. Biol. Chem. 267, 14998–15004 (1992).

Vlassara, H. et al. Кахектин / TNF и IL-1, индуцированные глюкозо-модифицированными белками: роль в ремоделировании нормальной ткани. Наука 240, 1546–1548 (1988).

Кирстейн, М., Астон, С., Хинтц, Р. и Влассара, H. Рецептор-специфическая индукция инсулиноподобного фактора роста I в человеческих моноцитах с помощью белков, модифицированных конечным продуктом гликозилирования. J. Clin. Инвестировать. 90, 439–446 (1992).

Abordo, E.A., Westwood, M.E. и Thornalley, P.J. Синтез и секреция макрофагального колониестимулирующего фактора зрелыми человеческими моноцитами и человеческими моноцитарными THP-1 клетками, индуцированными производными человеческого сывороточного альбумина, модифицированными метилглиоксалем, и конечными продуктами продвинутого гликирования, полученными из глюкозы. Иммунол. Lett. 53, 7–13 (1996).

Скольник, Э.Ю. и соавт. Рецепторы мезангиальных клеток человека и крысы для белков, модифицированных глюкозой: потенциальная роль в ремоделировании почечной ткани и диабетической нефропатии. J. Exp. Med. 174, 931–939 (1991).

Doi, T. et al. Рецептор-специфическое увеличение продукции внеклеточного матрикса в мезангиальных клетках мышей за счет конечных продуктов гликозилирования опосредуется через фактор роста, полученный из тромбоцитов. Proc. Natl Acad. Sci. Соединенные Штаты Америки 89, 2873–2877 (1992).

Schmidt, A. M. et al. Конечные продукты продвинутого гликирования, взаимодействующие со своим эндотелиальным рецептором, индуцируют экспрессию молекулы адгезии сосудистых клеток-1 (VCAM-1) в культивируемых эндотелиальных клетках человека и у мышей: потенциальный механизм ускоренной васкулопатии при диабете. J. Clin. Инвестировать. 96, 1395–1403 (1995).

Лу, М. и др. Конечные продукты улучшенного гликирования увеличивают экспрессию фактора роста эндотелия сосудов сетчатки. J. Clin. Инвестировать. 101, 1219–1224 (1998).

Park, L. et al. Подавление ускоренного диабетического атеросклероза растворимым рецептором конечных продуктов гликирования. Nature Med. 4, 1025–1031 (1998).

Ян, С. Д. и др. Усиление клеточного оксидантного стресса за счет взаимодействия конечных продуктов гликирования с их рецепторами / связывающими белками. J. Biol. Chem. 269, 9889–9897 (1994).

Lander, H. M. et al. Активация рецептора конечных продуктов гликирования запускает p21 (ras) -зависимый путь митоген-активируемой протеинкиназы, регулируемый окислительным стрессом. J. Biol. Chem. 272, 17810–17814 (1997).

Ямагиши, С. и др. Конечные продукты гликозилирования подавляют выработку простациклина и индуцируют ингибитор-1 активатора плазминогена в эндотелиальных клетках микрососудов человека. Диабетология 41, 1435–1441 (1998).

Цуджи, Х. и др. Нацеливание рибозима на рецептор конечных продуктов гликирования в мезангиальных клетках мышей. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 245, 583–588 (1998).

Коя, Д. и Кинг, Г. Л. Активация протеинкиназы С и развитие диабетических осложнений. Диабет 47, 859–866 (1998).

Xia, P. et al. Характеристика механизма хронической активации пути диацилглицерин-протеинкиназы C при диабете и гипергалактоземии. Диабет 43, 1122–1129 (1994).

Koya, D. et al. Характеристика активации изоформы протеинкиназы С бета на экспрессии гена трансформирующего фактора роста бета, компонентов внеклеточного матрикса и простаноидов в клубочках крыс с диабетом. J. Clin. Инвестировать. 100, 115–126 (1997).

Portilla, D. et al. Ферменты, индуцируемые этоксиром и модулируемые PPAR-альфа, защищают от острой почечной недостаточности. Являюсь. J. Physiol. Renal Physiol. 278, F667 – F675 (2000).

Кио, Р. Дж., Данлоп, М. Э. и Ларкинс Р. Г.. Влияние ингибирования альдозоредуктазы на поток глюкозы, образование диацилглицерина, активацию протеинкиназы C и фосфолипазы A2. Метаболизм 46, 41–47 (1997).

Ishii, H. et al. Улучшение сосудистых дисфункций у крыс с диабетом пероральным ингибитором PKC бета. Наука 272, 728–731 (1996).

Крейвен, П. А., Студер, Р. К. и Де Рубертис, Ф. Р. Нарушение образования циклического гуанозинмонофосфата, зависимого от оксида азота, в клубочках крыс с диабетом. Доказательства опосредованного протеинкиназой С подавления холинергического ответа. J. Clin. Инвестировать. 93, 311–320 (1994).

Ганц, М. Б. и Сефтель, А. Индуцированные глюкозой изменения протеинкиназы С и оксида азота предотвращаются витамином Е. Являюсь. J. Physiol. 278, E146 – E152 (2000).

Kuboki, K. et al. Регуляция экспрессии гена конститутивной синтазы оксида азота в эндотелиальных клетках и in vivo специфического сосудистого действия инсулина. Тираж 101, 676–681 (2000).

Глоговски, Э. А., Циани, Э., Чжоу, X., Фантус, И. Г. и Уайтсайд, С. Высокий уровень глюкозы изменяет ответ изоформ протеинкиназы С мезангиальных клеток на эндотелин-1. Kidney Int. 55, 486–499 (1999).

Hempel, A. et al. Высокие концентрации глюкозы увеличивают проницаемость эндотелиальных клеток за счет активации протеинкиназы С альфа. Circ. Res. 81, 363–371 (1997).

Williams, B., Gallacher, B., Patel, H. & amp Orme, C. Индуцированная глюкозой активация протеинкиназы C регулирует экспрессию мРНК фактора проницаемости сосудов и продукцию пептидов гладкомышечными клетками сосудов человека in vitro. Диабет 46, 1497–1503 (1997).

Студер, Р. К., Крейвен, П. А. и Де Рубертис, Ф. Р. Роль протеинкиназы С в опосредовании повышенного накопления фибронектина мезангиальными клетками, выращенными в среде с высоким содержанием глюкозы. Диабет 42, 118–126 (1993).

Koya, D. et al. Характеристика активации изоформы протеинкиназы С бета на экспрессии гена трансформирующего фактора роста бета, компонентов внеклеточного матрикса и простаноидов в клубочках крыс с диабетом. J. Clin. Инвестировать. 100, 115–126 (1997).

Крейвен, П. А., Студер, Р. К., Фелдер, Дж., Филлипс, С. и Де Рубертис, Ф. Р. Ингибирование оксидом азота трансформирующего фактора роста-бета и синтеза коллагена в мезангиальных клетках. Диабет 46, 671–681 (1997).

Филлипс, С. Л., Де Рубертис, Ф. Р. и Кравен, П. А. Регулирование промотора ламинина С1 в культивируемых мезангиальных клетках. Диабет 48, 2083–2089 (1999).

Feener, E. P. et al. Роль протеинкиназы С в экспрессии ингибитора активатора плазминогена, индуцированной глюкозой и ангиотензином II. Contrib. Нефрол. 118, 180–187 (1996).

Пипер, Г. М. и Риаз-уль-Хак, Дж. Активация ядерного фактора-каппаВ в культивируемых эндотелиальных клетках путем повышения концентрации глюкозы: предотвращение с помощью кальфостина С. Кардиоваск. Pharmacol. 30, 528–532 (1997).

Ернени, К. К., Бай, В., Хан, Б. В., Медфорд, Р. М. и Натараджан, Р. Вызванная гипергликемией активация ядерного транскрипционного фактора kappaB в гладкомышечных клетках сосудов. Диабет 48, 855–864 (1999).

Koya, D. et al. Уменьшение ускоренного диабетического мезангиального расширения путем лечения ингибитором PKC бета у мышей db / db с диабетом, модели грызунов для диабета 2 типа. FASEB J. 14, 439–447 (2000).

Kolm-Litty, V., Sauer, U., Nerlich, A., Lehmann, R. & amp Schleicher, E.D. Продукция трансформирующего фактора роста бета1, индуцированная высоким содержанием глюкозы, опосредуется гексозаминовым путем в гломерулярных мезангиальных клетках свиней. J. Clin. Инвестировать. 101, 160–169 (1998).

Маршалл, С., Бакот, В. и Траксинджер, Р. Р. Открытие метаболического пути, опосредующего индуцированную глюкозой десенсибилизацию системы транспорта глюкозы. Роль биосинтеза гексозамина в индукции инсулинорезистентности. J. Biol. Chem. 266, 4706–4712 (1991).

Хокинс, М. и др. Роль глюкозаминового пути в инсулинорезистентности, индуцированной жиром. J. Clin. Инвестировать. 99, 2173–2182 (1997).

Chen, Y.Q. et al. Сайты Sp1 опосредуют активацию промотора ингибитора-1 активатора плазминогена глюкозой в гладкомышечных клетках сосудов. J. Biol. Chem. 273, 8225–8231 (1998).

Goldberg, H.J., Scholey, J. & amp Fantus, I.G. Глюкозамин активирует промотор гена ингибитора 1 активатора плазминогена через сайты связывания ДНК Sp1 в мезангиальных клетках клубочков. Диабет 49, 863–871 (2000).

Kadonaga, J. T., Courey, A. J., Ladika, J. & amp Tjian, R. Отдельные области Sp1 модулируют связывание ДНК и активацию транскрипции. Наука 242, 1566–1570 (1988).

Haltiwanger, RS, Grove, K. & amp Philipsberg, GA. Модуляция уровней O-связанного N-ацетилглюкозамина на ядерных и цитоплазматических белках in vivo с использованием пептида O-GlcNAc-beta-N-acetylglucosaminidase ингибитора O- (2-ацетамидо-2- дезокси-D-глюкопиранозилиден) амино-N-фенилкарбамат. J. Biol. Chem. 273, 3611–3617 (1998).

Харт, Г. В. Динамическое О-связанное гликозилирование ядерных и цитоскелетных белков. Анну. Rev. Biochem. 66, 315–335 (1997).

Du, X. D. et al. Гипергликемия подавляет активность эндотелиальной синтазы оксида азота путем посттрансляционной модификации сайта AKT. J. Clin. Инвестировать. (В прессе).

Lee, A. Y., Chung, S. K. и Chung, S. S. Демонстрация того, что накопление полиолов отвечает за диабетическую катаракту, с использованием трансгенных мышей, экспрессирующих ген альдозоредуктазы в хрусталике. Proc. Natl Acad. Sci. Соединенные Штаты Америки 92, 2780–2784 (1995).

Nishikawa, T. et al. Нормализация выработки митохондриального супероксида блокирует три пути гипергликемического повреждения. Природа 404, 787–790 (2000).

Джульяно Д., Чериелло А. и Паолиссо Г. Окислительный стресс и диабетические сосудистые осложнения. Уход за диабетом 19, 257–267 (1996).

Giardino, I., Edelstein, D. & amp; Brownlee, M. Экспрессия BCL-2 или антиоксиданты предотвращают индуцированное гипергликемией образование внутриклеточных конечных продуктов гликирования в эндотелиальных клетках крупного рогатого скота. J. Clin. Инвестировать. 97, 1422–1428 (1996).

Коршунов, С.С., Скулачев, В.П. и Старков, А.А. Высокий протонный потенциал приводит в действие механизм производства активных форм кислорода в митохондриях. FEBS Lett. 416, 15–18 (1997).

Крейвен, Р. П., Филлип, С. Л., Мельхем, М. Ф., Ляченко, Дж. И де Рубертис, Ф. Р. Сверхэкспрессия супероксиддисмутазы Mn 2+ подавляет увеличение накопления коллагена, индуцированное культивированием в измеренных клетках в среде с высоким содержанием глюкозы. Метаболизм (В прессе).

Ямагиши, С. И., Эдельштейн, Д., Ду, X. Л. и Браунли, М. Гипергликемия потенцирует индуцированную коллагеном активацию тромбоцитов за счет сверхпродукции митохондриального супероксида. Диабет 50, 1491–1494 (2001).

Крейвен П. А., Мелхам М. Ф., Филип С. Л. и Де Рубертис Ф. Р. Сверхэкспрессия супероксиддисмутазы Cu 2+ / Zn 2+ защищает от раннего диабетического повреждения клубочков у трансгенных мышей. Диабет 50, 2114–2125 (2001).

Энгерман, Р. Л. и Керн, Т. С. Прогрессирование начальной диабетической ретинопатии при хорошем гликемическом контроле. Диабет 36, 808–812 (1987).

Исследование по контролю диабета и его осложнений / Группа исследования эпидемиологии вмешательств и осложнений диабета. Ретинопатия и нефропатия у пациентов с диабетом 1 типа через четыре года после интенсивной терапии. N. Engl. J. Med. 342, 381–389 (2000).

Куинн М., Анджелико М.С., Варрам Дж. Х. и Кролевски А.С. Семейные факторы определяют развитие диабетической нефропатии у пациентов с ИЗСД. Диабетология 39, 940–945 (1996).

Исследовательская группа по контролю диабета и его осложнениям. Кластеризация отдаленных осложнений в семьях с диабетом в исследовании контроля и осложнений диабета. Диабет 46, 1829–1839 (1997).

Wagenknecht, L.E. et al. Семейная агрегация кальция в коронарной артерии в семьях с диабетом 2 типа. Диабет 50, 861–866 (2001).

Ковлуру, Р. А., Тан, Дж. И Керн, Т. С. Нарушения метаболизма сетчатки при диабете и экспериментальной галактоземии. VII. Влияние длительного приема антиоксидантов на развитие ретинопатии. Диабет 50, 1938–1942 (2001).

Тинг, Х. Х. и др. Витамин С улучшает эндотелий-зависимую вазодилатацию у пациентов с инсулинозависимым сахарным диабетом. J. Clin. Инвестировать. 97, 22–28 (1996).

Исследователи оценочного исследования профилактики сердечных исходов. Влияние рамиприла на сердечно-сосудистые и микрососудистые исходы у людей с сахарным диабетом: результаты исследования HOPE и дополнительного исследования MICRO-HOPE. Ланцет 355, 253–259 (2000).

Salvemini, D. et al. Непептидил миметик супероксиддисмутазы с терапевтической активностью у крыс. Наука 286, 304–306 (1999).

Коппи, Л. Дж. И др. Брит. J. Pharmacol. 134, 21–29 (2001).


Клетки стареют в ответ на достижение предела Хейфлика на репликацию, или на потенциально злокачественные мутации, или токсическую среду и последующее повреждение клеток, или передачу сигналов от других стареющих клеток. Старение - это номинально необратимое состояние. Репликация останавливается, и клетка начинает секретировать провоспалительные сигналы, чтобы привлечь внимание иммунной системы. Старые клетки обычно удаляются посредством запрограммированной гибели клеток или действия цитотоксических иммунных клеток. Однако с возрастом скорость создания увеличивается, а скорость удаления падает, что приводит к увеличению количества стареющих клеток по всему телу. Передача сигналов о растущем количестве стареющих клеток в старых тканях вызывает хроническое воспаление и нарушает поддержание тканей, что приводит к возрастным заболеваниям.

Что с этим делать? Большая часть исследовательского сообщества сосредоточена на сенолитических подходах, которые заставляют стареющие клетки апоптоз и самоуничтожаются или провоцируют иммунную систему на более эффективное очищение от стареющих клеток. Эти методы лечения достигли впечатляющих результатов у мышей, обращая вспять возрастные заболевания и многие показатели старения. Однако некоторых исследователей интересует обращение вспять старения: перепрограммирование клеток таким образом, чтобы преодолеть регуляторные процессы, которые обычно обеспечивают продолжение старения.

Обращение старения вспять - хорошая идея? Кажется вероятным, что по крайней мере некоторые стареющие клетки стареют по уважительной причине. Что они повреждены, и в некоторых случаях это повреждение потенциально злокачественное. Обращение вспять старения может привести к краткосрочным улучшениям, аналогичным эффектам сенолитической терапии, поскольку в любом случае удаляется вредная передача сигналов, производимая стареющими клетками. Но ценой такого подхода может быть значительно повышенный риск рака.

Хотя частичное репрограммирование доказало, что стареющие клетки могут быть возвращены, известно, что раннее прекращение этого процесса репрограммирования вызывает эпигенетическую дисрегуляцию, приводящую к дедифференцированным диспластическим клеткам, таким как рак почек. Следовательно, крайне необходима новая терапевтическая стратегия без таких критических ограничений. Клеточное старение вызывается сложными взаимодействиями между биомолекулами, которые регулируют клеточный цикл, реакцию на повреждение ДНК, энергетический метаболизм и секрецию цитокинов. Недавние исследования показали, что клеточное старение, ранее считавшееся необратимым биологическим феноменом, может быть обращено вспять, но из-за природы таких сложных взаимодействий, управляющих клеточным старением, механизм, с помощью которого клеточное старение может быть обращено вспять, не выявлен.

Исследователи реконструировали ансамбль из 5000 булевых сетевых моделей, которые могут представлять фенотипы старения, покоя и пролиферации, объединив информацию из литературы, сетевых баз данных и данных массива фосфопротеинов дермальных фибробластов. В их моделях клеточное старение индуцируется одновременной активацией сигнала повреждения ДНК (доксорубицин) и сигнала роста (IGF-1 плюс сыворотка). Они определили 3-фосфоинозитид-зависимую протеинкиназу 1 (PDK1) в качестве оптимальной белковой мишени, которая может безопасно возвращать старение в состояние покоя, избегая при этом неконтролируемой пролиферации, посредством обширного компьютерного имитационного анализа модели ансамбля. PDK1 образует структуру положительной обратной связи вместе с AKT, IKBKB и PTEN, которые одновременно контролируют как ядерный фактор κB, который контролирует секрецию цитокинов, так и mTOR, который регулирует рост клеток.

Чтобы подтвердить результаты моделирования, исследователи провели эксперименты in vitro и подтвердили, что при ингибировании PDK1 различные маркеры клеточного старения возвращаются в норму и восстанавливается потенциал пролиферации. На основе тестов на заживление ран и экспериментов с трехмерной реконструкцией кожной ткани они также подтвердили, что возвращенные клетки способны адекватно реагировать на внешние раздражители. В частности, наблюдая дермальные фибробласты в дерме вместе с кератиноцитами в эпидермисе, эксперименты с трехмерной реконструкцией ткани кожи подтвердили, что ингибирование PDK1 способствует обновлению эпидермиса и восстанавливает толщину кожи, что приводит к обращению вспять возрастной дегенерации кожи.

Соединения из природных источников в качестве ингибиторов протеинкиназы

Физетин показан на рисунке 1 как ингибитор PDK1. В любом случае, диета, богатая растительными полифенолами, вероятно, является хорошей идеей.

На чем сосредоточено ваше сенолитическое исследование?

В организме в небольших количествах вырабатывается особая жирная кислота, которая называется дигомо-гамма-линолевая кислота или DGLA. Он также присутствует в крошечных количествах в рационе. Когда я давал старым мышам большее количество DGLA, они перешли от довольно большого количества стареющих клеток к значительно меньшему.

Это представляет собой новую терапевтическую цель. Я идентифицировал соединение-кандидат, использующее метаболический путь DGLA, который работает в дозе, которая более чем в 1000 раз ниже, чем у физетина, так что вы можете себе представить, что мы очень взволнованы этими результатами.

Как и многие другие биомедицинские открытия, это было случайностью. DGLA производит противовоспалительные липиды, которые помогают облегчить такие состояния, как ревматоидный артрит. Я изучал этот аспект DGLA, когда с удивлением обнаружил, что он убивает стареющие клетки.

Моя работа находится на очень ранней стадии, и мы изучили только небольшое количество мышей, так что еще слишком рано делать даже предварительные выводы, хотя я, очевидно, рад, что мы видели устранение значительного количества стареющих клеток. у старых мышей. Мы будем внимательно следить за положительными эффектами DGLA, а также за любыми отрицательными эффектами на мышей.

Как бы DGLA раздавали людям?

Нам осталось несколько лет до этого, потому что с мышами все должно быть идеально, прежде чем мы даже подумаем об испытаниях с людьми.

Во-первых, мы должны выяснить, как DGLA убивает стареющие клетки мышей. Опять же, не все исследования на мышах дают аналогичные результаты на людях, поэтому мы очень осторожно относимся к тому, как мы передаем наши выводы и возможные будущие действия.

Но, работая в HNRCA, я встретился с исследователями и диетологами Министерства сельского хозяйства США и обнаружил, что некоторые из этих людей разрабатывают соевые бобы, обогащенные DGLA. В одном из сценариев вы можете пойти на суши и взять в качестве гарнира небольшую тарелку эдамаме, обогащенного DGLA. К тому времени, когда вы закончите есть, вы помогли снизить вероятность возникновения какой-либо возрастной патологии.

Не знаю, будет ли так развиваться, но мы работаем над этой идеей. Я также работаю над методами лечения, которые увеличивают количество естественного DGLA в стареющих клетках, что меня очень волнует, так что это был бы альтернативный подход.

Вы также изучаете способы тестирования сенолитической терапии помимо таких мер, как улучшение ходьбы на расстояние, верно?

Да, я разрабатываю быстрый и простой тест, чтобы определить, работает ли сенолитическая терапия. Тестирование на сенолитическую эффективность в настоящее время фактически не проводится - вы просто ищите улучшения в симптомах или функционировании и, по сути, делаете вывод, что это связано с терапией.

Но мы не можем сказать это с полной уверенностью. В настоящее время исследователи берут образцы кожи или жира у пациентов в этих испытаниях до и после сенолитического лечения для поиска стареющих клеток. Но это инвазивная процедура, и пожилым людям особенно сложно пройти это тестирование.

Один из способов решить эту дилемму - определить биомаркер, измеримое соединение, которое последовательно и надежно может подтвердить эффективность вмешательства. Например, мы знаем, что определенный липид, дигомо-15d-PGJ2, накапливается в больших количествах внутри стареющих клеток.

Когда мы проводим сенолитическую терапию, которая убивает эти клетки в клетках мышей или людей, этот липид высвобождается. Обнаружить его в крови и моче гораздо менее инвазивно, поэтому я сейчас над этим работаю. Наша цель - к концу лета проверить людей, получающих сенолитическую терапию, на наличие дигомо-15d-PGJ2 в их крови и моче.


Предварительные требования

Программа биологических наук в штате Сакраменто - одна из самых востребованных программ в Северной Калифорнии. Из-за большого количества заявок программа теперь официально затронута. Студенты, желающие стать специалистами по биологическим наукам, должны пройти ряд обязательных нижних разделов, а затем подать заявление о приеме на программу. Ознакомьтесь с требованиями на веб-сайте факультета, и настоятельно рекомендуется, чтобы заинтересованные студенты как можно скорее поговорили с консультантом Консультационного центра естественных наук (NSAC).

Первокурсники, заинтересованные в этой специальности, принимаются на предварительные биологические специальности.

Чтобы перейти на специальность «Биологические науки», студенты начальной школы должны пройти следующие курсы и получить оценку, а также предоставить в офис Департамента биологических наук форму Декларации основного образования вместе с копиями стенограммы.


Требования к несовершеннолетнему по биохимии и клеточной биологии

Студенты, изучающие второстепенные дисциплины по биохимии и клеточной биологии, должны заполнить:

Дополнительная специализация по биохимии и клеточной биологии предназначена для тех, кто интересуется науками о жизни, но может специализироваться в других областях. Этот дополнительный курс включает в себя многие основные курсы по естественным наукам, необходимые для медицинских профессий.

Перечисленные ниже курсы удовлетворяют требованиям для этого несовершеннолетнего. В некоторых случаях курсы, не включенные в этот официальный список, могут быть заменены с одобрения научного руководителя несовершеннолетнего или, если применимо, директора программы. (Замены курса должны быть официально заявлены и внесены в дипломные работы Официальным удостоверяющим лицом несовершеннолетнего). Студенты и их научные руководители должны определять и четко документировать курсы, которые они будут изучать.

Резюме

Список курсов
Код Заголовок Кредитных часов
Общее количество кредитных часов, необходимых для несовершеннолетних по биохимии и клеточной биологии Минимум 44

Незначительные требования

Сноски и дополнительная информация

Допустимые замены: MATH 105 или MATH 111 и MATH 112 могут быть заменены на MATH 101 MATH 106 могут быть заменены на MATH 102 CHEM 151 могут быть заменены на CHEM 121 или CHEM 111 CHEM 153 могут быть заменены на CHEM 123 или CHEM 113 CHEM 152 могут быть заменены на CHEM 122 или CHEM 112, и CHEM 154 могут быть заменены на CHEM 124 или CHEM 114 CHEM 320 могут быть заменены на CHEM 212 PHYS 101 и PHYS 103 или PHYS 111 могут быть заменены на PHYS 125 PHYS 102 и PHYS 104 или PHYS 112 могут быть заменен на PHYS 126.

Курсы лекций отмечены в Каталоге курсов Райс с типом курса "лекция". Эти курсы не включают курсы, перечисленные с типом курса «лекция / лаборатория».


Лекция 3: Биохимия 2

Загрузите трек из iTunes U или Интернет-архива.

Темы охватывали: Биохимия 2

Инструкторы: Проф. Роберт А. Вайнберг

Лекция 10: Молекулярная биология.

Лекция 11: Молекулярная биология.

Лекция 12: Молекулярная биология.

Лекция 13: Генная регуляция

Лекция 14: Белковая локализация.

Лекция 15: Рекомбинантная ДНК 1

Лекция 16: Рекомбинантная ДНК 2

Лекция 17: Рекомбинантная ДНК 3

Лекция 18: Рекомбинантная ДНК 4

Лекция 19: Клеточный цикл / Знак.

Лекция 26: Нервная система 1

Лекция 27: Нервная система 2

Лекция 28: Нервная система 3

Лекция 29: Стволовые клетки / Клон.

Лекция 30: Стволовые клетки / Клон.

Лекция 31: Молекулярная медицина.

Лекция 32: Молекулярная эволюция.

Лекция 33: Молекулярная медицина.

Лекция 34: Превращение человека.

Лекция 35: Превращение человека.

Доброе утро класс. Рад снова тебя видеть. Надеюсь, что вы прекрасно провели выходные. Если нет, то не из-за погоды.

Итак, вот я, снова член ходячих раненых, и мы говорим сегодня об углеводах, как вы помните, или, по крайней мере, мы были в конце нашего обсуждения в прошлый раз.

И мы подчеркнули, что эти множественные гидроксильные группы в углеводах, с одной стороны, определяют идентичность различных видов сахаров.

Просто ориентация, их трехмерная ориентация, с одной стороны, и с другой стороны, что эти множественные гидроксильные группы представляют возможность для образования ковалентных связей с другими моносахаридами, как указано здесь в этих дисахаридах, или ковалентных связях от конца до конца. для создания больших молекул, которые будут все больше и больше быть темой нашего обсуждения сегодня, то есть когда я говорю о больших молекулах, мы просто использовали общую фразу «макромолекулы», поскольку в принципе эти сквозные соединения молекул, которые включают дегидратацию и образование из этих ковалентных связей, как здесь, могут образовывать молекулы длиной в сотни, даже тысячи субъединиц.

Итак, здесь, если мы говорим о полимере, мы называем каждую из этих субъединиц полимера мономером, а агрегат в целом - полимером.

Здесь мы коснулись того факта, что ближе к концу прошлой лекции, фактически, в самом конце, можно сшить эти длинные линейные цепи углеводов.

И здесь мы видим тот факт, что гликоген, представляющий собой форму глюкозы, которая хранится в основном в нашей печени и в небольшой степени в мышцах, на самом деле имеет поперечное разветвление. Итак, если нарисовать молекулу гликогена в гораздо меньшем масштабе, можно будет нарисовать такую ​​картину.

И это выглядит почти как новогодняя елка с множеством веток.

И цель этого на самом деле состоит в том, чтобы изолировать глюкозу, чтобы сохранить глюкозу в метаболически неактивной форме до тех пор, пока не придет время, когда организму снова понадобится энергия, которая хранится в глюкозе, и в этом случае эти связи быстро разрушаются. и глюкоза мобилизуется и попадает в кровоток для последующего распределения и использования в определенных, конкретных тканях.

Несмотря на то, что глюкоза заключена в высокомолекулярных полимерах, она метаболически неактивна.

Тело не осознает, что оно здесь.

И, как следствие, мы можем хранить большое количество энергии в этих молекулах гликогена.

И хранить его там можно бесконечно.

Дело в том, что идея сквозной полимеризации, о которой я только что упомянул, может быть распространена на другие макромолекулы, которые также становятся связанными встык в определенных типах полимеров.

А теперь мы переходим к идее разговора об аминокислотах.

И мы говорим о белках.

Если мы посмотрим на аминокислоту, то увидим, что она имеет такую ​​важную структуру.

Вот центральный углерод? для, в принципе, отдельных боковых цепей, где R представляет некоторую боковую цепь, которая может быть любой из, как мы вскоре увидим, 20 различных идентичностей.

Но все аминокислоты имеют общую структуру.

И, как вы, возможно, помните из наших обсуждений на прошлой неделе, при нейтральном pH аминокислота такого типа, каким бы R ни был, совсем не выглядела бы так, потому что аминогруппа привлекала бы дополнительный протон, заставляя его становиться положительно заряженный.

А карбоксильная группа высвободит протон, что приведет к его отрицательному заряду.

И, как вы можете сделать вывод из этого, при очень низком pHn из-за сильно увеличенной концентрации протонов, свободных протонов в растворе, равновесие будет больше в пользу повторного присоединения протона к карбоксильной группе только потому, что существует так много этих протонов вокруг.

И наоборот, при очень высоком pH, где преобладают гидроксильные ионы, они, очевидно, имеют тенденцию улавливать протоны, снижая уровень протонов в воде до очень низкого уровня.

И в условиях очень высокого pH этот протон будет высвобождаться и уноситься гидроксильными ионами, заставляя эту аминогруппу снова возвращаться в состояние отрицательного заряда.

Дело в том, что эти аминокислоты существуют в очень специфической трехмерной конфигурации.

И здесь это проиллюстрировано гораздо лучше, чем я мог бы нарисовать на доске, что в любом случае было бы безнадежным.

И вы можете увидеть принцип, согласно которому, если у вас есть четыре отдельные боковые группы, отходящие от углерода, есть, в принципе, два разных способа их создания.

И это иногда называют хиральностью.

Видите ли, Chiral - это форма прямо здесь.

Если я буду стараться, сколько бы я ни старался, наложить одну руку на другую.

Это не работает, потому что они являются зеркальными отражениями друг друга, которые асимметричны.

И, как следствие, мы видим подобную взаимосвязь здесь, где мы видим, что эти две формы аминокислот в принципе могут существовать.

И они не являются взаимозаменяемыми, если не разорвать одну из узы и не реформировать ее.

Эти две формы называются L и D, и оказывается, что L-форма используется практически всеми формами жизни на планете, т.е. когда-то около 3 миллиардов лет назад или более был сделан произвольный выбор для использования. одна из трехмерных конфигураций и не использовать другую.

Другой встречается в некоторых редких исключениях, но практически все формы жизни на этой планете используют L-форму.

Тем не менее, между прочим, это указывает на некоторые из произвольных решений, которые были приняты на ранних этапах эволюции, потому что мы могли представить себе на другой планете, если бы там существовала жизнь, и она должна была бы зависеть от аминокислот, и эта эволюционная система могла выбрать Форма D.

Так что это своего рода удача розыгрыша.

На самом деле здесь все складывалось именно так.

И теперь мы начинаем видеть, говорим ли мы о белках или хотим ли мы быть более конкретными и использовать более биохимический термин «полипептид». мы снова видим, что у нас есть система сквозного соединения, которая немного отличается от той, которую моносахариды используют для создания длинных цепей гликогена или крахмала, потому что здесь мы снова видим реакцию дегидратации, в которой аминогруппа и карбоксильная группа группы заставляют терять гидроксил и протон, вызывая образование пептидной связи.

И здесь мы видим этот важный, очень важный биохимический объект, пептидную связь, состоящую из этого карбонила и этого азота, слитых определенным образом.

И, конечно же, если вы узнаете, что это пептидная связь, тогда вы сможете понять, почему белки иногда называют «полипептидом».

В некоторых случаях, если у человека есть очень короткие отрезки аминокислот, соединенных таким образом конец в конец, мы говорим о том, что это олигопептиды, а где «олиго»? - это общий термин, используемый в биологии для обозначения небольшого количества вещей, а не большого количества вещей.

И, опять же, здесь у нас есть возможность расширять это до бесконечности. В принципе, нет никаких ограничений на то, чтобы сделать эти аминокислоты длиной в 500, 1000, даже 2000 аминокислот, где каждая из них, опять же, является аминокислотой, и где я снова очень скромно говорю об идентичности R1. и R2, который, как я очень скоро укажу, может быть одной из 20 различных альтернатив.

Здесь вы видите, что мы продолжаем процесс образования пептидной связи.

И самое главное здесь - осознание того, что здесь есть полярность удлинения.

Он не перемещается с равной вероятностью влево или вправо или справа налево.

Здесь мы начинаем с амино-конца.

Это конец амино, а это конец карбоксила.

Амино-конец и карбоксильный конец, и неизменно, опять же, из-за того, как жизнь развивалась на этой планете, новая аминокислота добавляется на карбоксильном конце.

Итак, когда кто-то часто говорит о белках, мы имеем в виду их N-конец и их С-концевые концы, очевидно, это относится к аминогруппе на одном конце и карбоксилу на другом конце, так что полярность всегда является направленным синтезом. добавляя его на С-конце, другими словами, чтобы использовать сокращенное обозначение, мы думаем, что белки движутся с этой полярностью N к С.

На конце терминала C все растет.

И каждый раз можно представить добавление аминокислоты на его конце.

Так что, опять же, его можно продлевать, в принципе, до бесконечности.

Также имейте в виду то, что подразумевается во всем, что я вам говорю, но я не всегда буду упоминать об этом явно, и это практически каждая биохимическая реакция обратима.

И поэтому, если кто-то способен образовать пептидную связь, он может также разрушить ее биологическими средствами, то есть путем введения молекулы воды обратно и, таким образом, используя процесс гидролиза, который представляет собой разрыв связи через введение молекулы воды для разрушения ранее созданной связи.

Используя фразу Массачусетского технологического института, обратимость интуитивно очевидна, потому что, если вы можете сделать, ну, я не знаю, используется ли она до сих пор, но она использовалась в конце каменного века здесь.

В любом случае, любое биохимическое действие должно быть обратимым, потому что если, например, эта полимеризация будет необратимой, то весь белок, который когда-либо синтезировался на поверхности планеты за последние 3 1/2 миллиарда лет, будет постепенно накапливаться.

И, очевидно, этого не происходит.

И поэтому синтез макромолекул, если он идет вперед, очевидно, должен идти и в другом направлении.

Результирующая концентрация полноценного белка называется его устойчивым состоянием.

Таким образом, мы можем производить белок с одной скоростью и расщеплять его с той же скоростью.

И его стационарная концентрация представляет собой компромисс между этими двумя, то есть концентрацию такого белка, которую мы можем наблюдать в любой момент времени.

Действительно, термин «стационарный»? может быть расширен до любого процесса, в котором есть синтез и что-то сломано.

И результирующая равновесная концентрация снова называется установившимся состоянием этой молекулы. Теперь давайте перейдем к мелочам, которых мы, очевидно, не можем избежать очень долго, то есть к R, то есть к боковым цепям.

И снова здесь мы видим произвольный артефакт очень ранней эволюции биосферы, потому что, по сути, существует 20 различных боковых цепей, создающих 20 различных аминокислот, которые используются в белках всеми организмами на этой планете.

Опять же, есть редкие исключения, некоторые грибы и определенные бактерии способны производить необычные аминокислоты.

Но это основные строительные блоки практически всех форм жизни на планете. 99,99% всего белка, который создается, синтезируется путем полимеризации этих 20 аминокислот.

И, кстати, одна из аминокислот, глицин, вот здесь, вы видите это прямо здесь, нарушает это правило хиральности.

И, как вы помните, прежде я сказал, что, поскольку есть четыре различных аминокислоты, четыре различные боковые цепи вокруг центрального углерода, иногда называемого альфа-углеродом, у вас всегда есть хиральность аминокислот.

Но это понятие не может соблюдаться в случае глицина, видимого здесь, просто потому, что у нас нет четырех отдельных атомов, вот центральный углерод, на который я указываю красным, а здесь эти два атома водорода эквивалентны друг другу.

Это не четыре отдельные цепи.

Здесь всего три отдельных цепочки.

Таким образом, глицин нарушает это правило хиральности, левизны и праворукости. И здесь, между прочим, боковая цепь, которая во всех этих случаях изображается простирающейся вправо от каждой аминокислоты, боковая цепь представляет собой просто H, просто протон, атом водорода.

Фактически, что мы видим в этих аминокислотах, так это то, что боковые цепи обладают совершенно разными биохимическими свойствами.

И это начинает впечатлять нас представлением о том, что белки и их биохимические свойства могут быть продиктованы идентичностью аминокислот, которые используются для их создания.

Мы можем говорить о понятии неполярных по сравнению с полярными аминокислотами, то есть аминокислотами, которые имеют плохое сродство к воде.

У них нет разделения плюсов и минусов.

И, как следствие, они немного или совсем немного гидрофобны.

Теперь вы спросите, а как они могут быть гидрофобными, потому что здесь этот кислород заряжен, а здесь эта аминогруппа заряжена? Это сделало бы его очень гидрофильным.

Но имейте в виду, когда я говорю об этих аминокислотах, я не говорю о них, когда они находятся в единственной аминокислотной форме.

Я говорю об их свойствах после того, как они были полимеризованы до такого состояния.

И как только они полимеризуются до такого состояния, заряды NH2 и CO, то есть заряд здесь и заряд здесь, становятся несущественными, потому что этот кислород и эта аминогруппа связаны ковалентными связями.

И это приобретение протона и это выделение протона здесь не может произойти, потому что оба этих атома, O и N, вовлечены в ковалентные связи.

Поэтому, когда мы говорим о неполярных и полярных аминокислотах, имейте в виду, что мы фокусируемся на биохимических свойствах боковой цепи, потому что центральный скелет полипептида и центральный скелет определены здесь довольно четко.

Вот центральная магистраль, и вы видите, что она имеет довольно повторяющуюся структуру: N, C, C, N, C, C, N, C, C, это инвариант.

Какие изменения и что определяет биохимические атрибуты этого олигопептида или полипептида, являются идентичностями этих боковых цепей, которые снова нанесены на этот конкретный график.

В вашей книге справа есть другая версия.

Здесь, как вы видите, у нас есть протон, метильная группа, валин, люцин, изолюцин, и разница между ними предполагает, что все они довольно алифатические, очень похожие на пропан, о котором мы говорили в прошлый раз, или гексан. .

То есть это довольно гидрофобные боковые группы.

И как таковые, если бы существовал полипептид, мы можем представить, и вы поместите полипептид в воду, вы можете представить, что эти аминокислоты не хотели бы напрямую сталкиваться с водой из-за того факта, что они гидрофобны.

Метионин также немного гидрофобен.

Я здесь двусмысленно, потому что S имеет небольшую степень гидрофильности.

У него небольшая степень полярности, но не такая уж большая.

И эти ароматические боковые цепи здесь, потому что они имеют эти бензольные кольца, следовательно, называются ароматическими.

Они довольно сильно гидрофобны.

Итак, они действительно ненавидят интимный контакт с водой.

Здесь, с другой стороны, давайте посмотрим на эти боковые цепи, потому что здесь у нас есть сильно полярные молекулы, снова боковые цепи.

Имейте в виду, что мы фокусируемся на боковых цепях.

Здесь мы видим серин с гидроксильной группой, которая может образовывать водородные связи с водой, треонин, который имеет свою собственную гидроксильную группу, аспарагин, который здесь имеет два атома, этот карбонил и NH2, оба из которых могут образовывать водородные связи с водой. , как и глютамин.

Итак, они довольно гидрофильны.

Они не так фанатично гидрофильны, как эти заряженные молекулы, боковые цепи которых не только способны образовывать водородные связи.

В этой нижней группе боковые цепи способны подвергаться ионизации.

Так что они на самом деле сильно заряжены.

И здесь мы видим карбоксильную группу, а наши аспарагиновая и глутаминовая кислоты фактически разряжают свой протон, становясь отрицательно заряженными.

Это кислотные аминокислоты, в силу имеющейся у них карбоксильной группы, основные аминокислоты: аргинин, лизин и гистидин, все они приобретают положительно заряженную боковую цепь благодаря этим азотам, которые здесь имеют сильное сродство к отталкиванию протонов или извлечение протонов из водного растворителя.

Итак, у нас есть целый градиент от гидрофильности до гидрофобности.

А здесь промежуточные структуры.

У нас также есть несколько очень специфических идиосинкразических видов аминокислот.

Вот тирозин, и тирозин снова немного шизофреничен.

Здесь есть эта высокогидрофобная ароматическая группа, бензольное кольцо, которое терпеть не может находиться в воде, и гидроксильная группа, которая фактически является другом воды.

Итак, здесь у нас есть кое-что, в чем его роль весьма неоднозначна.

Здесь у нас есть цистин, как указано здесь, и что интересно в группе цистина в этом случае, так это группа SH, боковая цепь, группа SH, потому что эта группа SH способна образовывать связи с другими группами SH из других цистинов. .

Итак, давайте просто на минутку посмотрим на цистин.

Вы видите, что есть канал CH2, а затем - SH.

Итак, давайте представим, что я не собираюсь рисовать здесь все атомы, но давайте представим, что у нас есть группа CH2.

Я не рисую здесь позвоночник, SH.

И мы можем представить здесь еще одну белковую цепь, еще одну полипептидную цепь.

Опять же, я не рисую позвоночник, а рисую еще один SH вот так.

И дело в том, что в условиях окисления и восстановления, которые действуют, по крайней мере, во внеклеточном пространстве, можно окислить это, эти два, что приводит к образованию так называемой дисульфидной связи.

Итак, здесь у нас есть первое представление о том, что полипептидные цепи могут быть ковалентно связаны друг с другом посредством этих поперечных связей, как указано здесь.

И наоборот, если вы добавите восстанавливающий агент, который снова добавит протоны и снизит степень окисления серы, снова вызовет разрушение дисульфидной связи.

Теперь, в принципе, эти дисульфидные связи можно использовать для соединения двух белков.

Но чаще всего, если вы посмотрите на структуру отдельного белка, вот структура отдельного белка.

И часто есть внутримолекулярные связи, дисульфидные связи, то есть связи от одного домена белка к другому, от одной части белка к другой.

Я их прямо здесь втянут.

Здесь может быть дисульфидная связь.

Здесь могла быть дисульфидная связь, и я мог бы продолжать и продолжать.

Здесь может быть еще один.

Почему у нас есть эти дисульфидные связи? Потому что, как мы вскоре укажем, трехмерная структура белка определяется очень специфично.

Белок может функционировать только тогда, когда он принимает определенную трехмерную конфигурацию, когда он принимает определенную трехмерную стереохимическую конфигурацию.

Когда мы говорим о стереохимии, мы говорим о трехмерных структурах молекул, малых и больших.

И здесь мы начинаем затрагивать тему того, как эти сложные полипептидные цепи способны создавать белки, которые имеют очень специфические, часто очень жесткие, структуры в трехмерном пространстве.

Часть этой структурной жесткости поддерживается этими ковалентными дисульфидными связями, которые прочно связывают соседние области или даже не соседние области одной полипептидной цепи, эти внутримолекулярные связи.

Это не исключает наличия межмолекулярных связей между двумя полипептидными цепями, которые также опосредуются дисульфидными связями.

Вот еще одна очень своеобразная аминокислота, потому что то, что вы видите здесь, находится в боковой цепи, то есть CH2, CH2, CH2, CH2 здесь водородно связан с аминогруппой.

Не раскачивается в свободном пространстве.

Здесь мы видим CH2, CH2 ковалентно связан с аминогруппой.

Вы это понимаете, верно? Я просто проверял тебя.

Итак, здесь мы видим созданное пятичленное кольцо.

Так вот, эта штука не раскачивается в свободном пространстве.

Он создает пятичленное кольцо, в котором конец боковой цепи фактически ковалентно связан с аминогруппой.

И это также имеет значение для структуры белков, потому что эта конкретная аминокислота, когда бы она ни встречалась в полипептидной цепи, не обладает гибкостью, позволяющей принимать определенные конфигурации, которые имеют другие, четыре боковые цепи которых не так обременены.

Ни один из них не обладает полной гибкостью, но этот гораздо более ограничен видами трехмерных структур, которые он может принимать.

Имея это в виду, мы начинаем задавать вопросы о том, как полипептидные цепи принимают трехмерную структуру.

Если мы говорим о полипептидной цепи, в нашем сознании, надеюсь, всего 28 комбинаций.

Ой, я в порядке что ли? Во всяком случае, хорошо, так что смотрите сюда.

А вот, видите ли, это типичная полипептидная цепь.

Здесь у нас трехбуквенный код.

По правде говоря, существует однобуквенный код, который был введен примерно в 1965 году. Итак, каждая из 20 аминокислот имеет свой собственный однобуквенный код.

И, чтобы сделать откровенное и удручающее признание, через 35 лет, 40 лет после того, как был введен буквенный код одной аминокислоты, я до сих пор не выучил его.

Но мы смогли узнать эти трехбуквенные коды, которые, к счастью, здесь присутствуют.

В однобуквенном коде L - это люцин, а A - это аланин, понимаете, они это знают.

Это еще один пример невозможности научить старых собак новым трюкам.

Во всяком случае, здесь мы видим способ, один из способов изобразить аминокислотную цепь, полипептидную цепь.

И имейте в виду, это может продолжаться бесконечно.

Когда мы начинаем бороться с трехмерной структурой цепочки, мы начинаем понимать следующее, а именно, что после того, как цепочка изначально синтезирована, она изначально хаотична.

И по мере того, как он расширяется, он все больше начинает принимать очень специфическую трехмерную молекулярную конфигурацию, которая указана здесь внизу.

Итак, хаос, который действует изначально, в конечном итоге приведет к естественной конфигурации здесь, которая во многих отношениях часто представляет собой состояние с самой низкой свободной энергией.

Последние 40 лет люди пытались выяснить, знали ли вы аминокислотную последовательность этого первичного полипептида, знали ли вы его первичную структуру, и когда я говорю «первичная структура»? я имею в виду последовательность аминокислот.

Итак, если бы вы знали первичную структуру аминокислот, вы, в принципе, могли бы разработать компьютерный алгоритм, который предсказывал бы трехмерную конфигурацию, которая показана здесь очень схематично и которую мы обсудим. более подробно в ближайшее время.

И факт в том, что после 40 лет попыток никто все еще не может этого сделать, то есть, если бы я дал первичную аминокислотную последовательность полипептида самым умным биохимикам в мире, а есть несколько очень умных. , он или она все еще не могли сказать мне, какой будет трехмерная структура этого белка с полной уверенностью.

Почему? Потому что существует почти бесконечное количество внутримолекулярных взаимодействий, которые значительно усложняют то, как белок принимает структуру.

Более того, если мы говорим об этом как о нативном состоянии белка, мы можем представить себе, что есть способы нарушить это, потому что большая часть этого нативного состояния создается внутримолекулярными водородными связями.

Помните, что водородные связи относительно слабы, и если мы нагреем до температуры, мы можем разорвать водородные связи.

И поэтому каждый раз, когда мы жарим яйцо, например, если мы хотим спуститься на Землю, мы денатурируем. Мы разрушаем естественную трехмерную структуру молекул альбумина, составляющих яичный белок.

Итак, когда все становится белым, мы взяли такую ​​нативную молекулу и нагрели ее до температур, при которых внутримолекулярные связи больше не стабилизируются.

Примечательно, что водородные связи больше не стабилизируют эту трехмерную конфигурацию, и мы переводим ее в денатурированное состояние, которое может быть полностью здесь.

И, следовательно, это приобретение нативной конфигурации или нативного состояния, нативного, представляющего естественное состояние, также обратимо во многих молекулах, просто нагревая их.

Конечно, есть и другие молекулы, которые отличаются от яичного белка от альбумина яичного белка, и если вы их снова охладите, они спонтанно вернут свою естественную структуру.

Многие белки, в большинстве своем, этого не сделают.

Что ж, снова вернемся к этому вопросу приобретения сложной трехмерной конструкции.

И здесь мы начинаем видеть, как часть этой структуры приобретается и стабилизируется с помощью этих внутримолекулярных водородных связей. И есть много возможностей для этих внутримолекулярных водородных связей, потому что здесь мы видим одну полипептидную цепь, здесь мы видим другую.

И мы видим, что прямо здесь группа NH2, извините, азотная группа здесь с протонной боковой цепью и карбонильная группа здесь с кислородом не загромождены.

В принципе, они доступны для образования водородных связей с полипептидной цепью где-то еще.

Эта другая полипептидная цепь снова может происходить из другого белка, из другого полипептида.

Но чаще всего мы снова имеем дело с внутримолекулярными поперечными связями. Но в этом случае внутримолекулярные поперечные связи не являются дисульфидными связями, которые являются ковалентными, а твердыми и стабильными, как порода, в отсутствие восстановителей.

Здесь мы говорим о гораздо более слабых связях, водородных связях, которые также действуют между различными петлями белка и снова служат для стабилизации трехмерной структуры, естественного состояния белка.

И вы можете видеть, как эти возможности для образования множественных водородных связей могут создать огромную степень стабильности.

И вот несколько примеров того, что мы теперь называем вторичной структурой белка.

Всего секунду назад или несколько минут назад, если честно, и я всегда честен с вами, класс, первичная структура - это аминокислотная последовательность.

Вторичная структура представляет собой подобные конфигурации.

Вот бета-плиссированный лист.

И то, что мы видим здесь, в этой альфа-спирали, - это спиральная структура, где аминогруппа внизу, группа NH, водородные связи с остатком, который, я думаю, на три с половиной остатка вверх по потоку, один, два, есть там внизу амин, то есть с карбонильной группой, которая находится на три с половиной остатка перед ним.

Этот, опять же, достигает трех с половиной остатков выше по течению.

Не все водородные связи показаны на заднем плане.

Показаны только те, которые находятся на нашей стороне спирали, на передней стороне спирали.

Но вы можете себе представить, что это может продолжаться само по себе.

И каждый из этих карбонилов может ассоциироваться с протоном, группой NH, которая находится выше или ниже этого конкретного остатка.

А это, в свою очередь, может создать спиралевидную структуру.

Кстати, пролин не подходит.

Если вы добавите сюда пролин, он станет известен в торговле как разрушитель спирали.

Почему? Потому что он не может вращаться, образуя альфа-спираль.

Итак, если бы первичная аминокислота диктовала, что пролин должен быть вставлен прямо здесь, например, тогда эта спираль могла бы существовать внизу и вверху, но она не была бы непрерывной, потому что присутствие пролина сильно разрушало образование альфа-спирали.

Это означает, что, в принципе, вы можете сделать некоторые прогнозы относительно локальной структуры полипептида, зная, например, присутствует ли пролин.

Но это все еще не дает вам возможности предсказать всю трехмерную структуру самого готового белка.

Теперь давайте согласимся, что это вторичная структура белка, то есть различные домены, которые часто образуют альфа-спирали в определенном сегменте белка или определенном сегменте белка, образуют бета-складчатые листы.

И есть несколько других, менее распространенных видов вторичной структуры.

И здесь мы имеем дело с третичной структурой.

Теперь становится действительно интересно.

Или, может, тебе это не нравится.

Но некоторые люди говорят, что это действительно интересно, потому что здесь представлены третичные структуры некоторых произвольно выбранных белков.

Здесь третичная структура этого конкретного белка и их идентичность не приводятся в нашем учебнике.

И я уверен, что если бы мы потратили две или три недели, мы могли бы узнать, что это были.

Но так или иначе, вот протеин, трехмерная структура протеина, состоящая из четырех поднимающихся вверх альфа-спиралей.

Еще одна альфа-спираль, альфа-спираль, альфа-спираль, альфа-спираль, они изображены здесь, к счастью, в четырех разных цветах.

Итак, мы видим, что то, что мы говорим о третичной структуре, мы говорим о том, как альфа-спирали расположены относительно друг друга.

Первичная структура аминокислотной последовательности здесь не показана.

Вторичная структура представляет эти отдельные альфа-спирали, а третичная структура представляет, как эти альфа-спирали расположены относительно друг друга.

Вот белок, который устроен по-другому.

Он состоит из множества листов бета-гофрировки.

Мы видели это на последнем рисунке, в последнем заголовке.

Вы видите это как совершенно другую общую трехмерную структуру.

Это могло быть началом альфа-спирали здесь внизу, хотя это довольно двусмысленно.

И здесь мы видим еще один момент.

И это, как мы сказали ранее, третичная структура, независимая от этих альфа-спиралей и бета-складчатых листов, может быть стабилизирована этими ковалентными межцепочечными поперечными связями, образованными цистинами.

И, в конце концов, если мы сложим все это вместе, то мы придем к пониманию, что трехмерная структура белка, определенная с помощью рентгеновских лучей, - вот и все.

На самом деле у меня есть двоюродный брат, о котором я не буду упоминать, чей сын был настолько страдающим дислексией, что, когда он выходил на лестницу, он не знал, поднимать ему ногу или опускаться.

Хорошо, в любом случае, потому что я решил это менее чем за две минуты, хорошо, поэтому мы видим, как выглядит трехмерная структура белка.

Это называется моделью заполнения пространства, потому что здесь, как определено с помощью рентгеновской кристаллографии, можно увидеть, как, если бы мы могли увидеть, как выглядит белок, как он должен выглядеть на самом деле, где каждый из атомов, включая эти стороны цепи на самом деле изображены.

Раньше, когда мы использовали эти гораздо более схематические описания, как здесь, мы просто говорили об общей структуре магистрали.

На самом деле мы не указывали, где были боковые цепи и какое пространство они должны были заполнить.

И, если мы дадим им шанс, если мы добавим все другие атомы, боковые цепи и создадим модель, заполняющую пространство, в которой показаны настоящие атомы, это будет то, как будет выглядеть белок.

И дело в том, что практически все белки имеют очень специфическую структуру.

Они не могут переходить из одной структуры в другую.

Как только они покинут свою обычную природную структуру, они потеряют способность выполнять свою обычную работу.

И эти накладные расходы приводят к еще одной теме, на которой мы собираемся сосредоточиться все больше, а именно: что делают белки в клетках? Я рад, что задал этот вопрос.

Они действуют как катализаторы, то есть как ферменты.

Дело в том, что, как мы обсудим позже, практически все биохимические реакции требуют ферментного катализатора, чтобы продвигать их вперед.

То есть, если происходит биохимическая реакция, почти всегда она не будет происходить спонтанно, так же, как ион гидроксила и водород спонтанно соединяются вместе в воде.

Почти все биохимические реакции требуют посредничества фермента, который является биологическим катализатором, чтобы это произошло.

И почти все катализаторы в наших клетках - это белки.

Итак, если у вас есть 4326 различных биохимических реакций, происходящих в клетке, это означает, что, вероятно, существует почти столько же различных ферментов, каждый из которых предназначен для осуществления той или иной из этих различных биохимических реакций.

И здесь мы видим тот факт, что это фермент, который называется гексокиназой.

Напомним, что суффикс -ase в конце означает, что это уже фермент, а не углевод.

И это фактически присоединяет фосфатную группу к глюкозе.

И происходит то, что глюкоза, которая является субстратом, на который воздействует катализатор, втягивается в этот участок в белке, который является высокоспециализированным, чтобы опосредовать ферментативную реакцию.

Практически вся работа этого сложного фермента осуществляется именно здесь.

И каким-то образом многие другие аминокислоты, расположенные на расстоянии, выполняют другие функции, например, регулируют активность фермента.

Но на самом деле бизнес-конец фермента находится в так называемой каталитической щели, активном центре этого фермента, в который субстраты втягиваются, и под действием этого конкретного фермента ими манипулируют и химически изменяют.

Теперь, говоря, что практически все катализаторы, но не все, являются белками, я также хочу сказать, что белки выполняют вторую важную функцию в организме.

Первая основная функция - действовать как ферменты в катализаторах.

Вторая важная функция - создание биохимических структур, то есть структур различных белков цитоскелета, таких как я показал вам две лекции назад.

Итак, мы собираемся неоднократно приходить к ситуациям, когда сложные структурные единицы в клетке состоят из разных структурных белков.

Опять же, это всего лишь прелюдия к более подробному обсуждению этих двух основных функций ферментативного катализа, с одной стороны, и создания структуры, с другой. Итак, мы подошли к четырем иерархическим уровням белковой структуры.

Первичная структура - это аминокислотная последовательность.

И, если мы остановимся на секунду на этой аминокислотной последовательности, давайте поймем, что любая отдельная аминокислота может следовать за любой другой аминокислотой.

Итак, это означает, что если глицин является первой аминокислотой, как это случилось здесь, серин является только одной из 20 различных возможных вторых аминокислот.

Аспарагиновая кислота является лишь одной из 20 различных третьих аминокислот в качестве третьего остатка.

Мы часто называем эти разные остатки: первый остаток, второй остаток, третий остаток, четвертый остаток, четвертый и так далее.

И имейте в виду, если мы подумаем о комбинаторных последствиях этого, первый аминокислотный остаток может иметь 20 различных остатков.

У второго может быть 20 разных идентификаторов.

У третьего может быть 20 разных личностей.

Это означает, что если мы сделаем трипептид - трипептид будет содержать три аминокислоты.

Это означает, что мы можем производить 400 дипептидов, 400 различных дипептидов и 8000 различных трипептидов.

Теперь, если вы представите себе, что средняя аминокислота, средний белок в клетке состоит, скажем, из 150 аминокислотных остатков, это означает, что, в принципе, из-за отсутствия этих аминокислотных последовательностей можно получить от 20 до 150-й степени различных аминокислотных последовательностей. любых ограничений, какие аминокислоты будут следовать за какими другими аминокислотами. Другими словами, если средний полипептид имеет такое количество остатков, это количество отдельных белков длиной 150 аминокислотных остатков, которые можно, в принципе, синтезировать.

Я не говорю, что все они когда-либо были синтезированы с момента образования жизни на этой планете.

В самом деле, поскольку некоторые аминокислотные цепи состоят из 4, 5, 600 или даже 2000 аминокислотных остатков, я думаю, что на мышечную дистрофию влияет более 2000 аминокислот.

Дистрофин. Кто-нибудь знает здесь? Оно большое.

Во всяком случае, представьте себе количество возможностей.

Итак, комбинаторно жизнь может производить практически любые типы аминокислот, которые ей нужны, диктуя последовательность аминокислот.

А теперь давайте просто пойдем и посмотрим сюда еще раз.

Есть вторичная структура.

Третичная структура - это способ, которым различные альфа-спирали или бета-гофрированные листы расположены трехмерно друг относительно друга.

Четвертичная структура показывает, как разные полипептиды связаны друг с другом.

Так, например, гемоглобин - это тетрамер.

Гемоглобин не существует как мономерный белок.

Его раствор существует в виде тетрамера.

И есть два типа глобиновых цепей.

Есть альфа-версия и бета-версия.

И если мы очень грубо и схематично посмотрим на то, как устроен тетрамер гемоглобина, то мы увидим две альфа-полипептидные цепи и две бета-полипептидные цепи.

Они не связаны друг с другом ковалентно.

Они связаны друг с другом посредством водородных связей и гидрофобных взаимодействий.

И это фактическая нативная конфигурация глобина для альфа- и бета-цепей.

Он не существует в виде единственной аминокислоты в растворе.

И действительно, большинство, или я не должен говорить о большинстве, но очень много белков существует в таких конфигурациях, где третичная структура представляет собой четыре различных аминокислотных цепочки.

И у каждого из них есть терминалы N и C.

Каждый из них химически отличается.

Эти четыре, вероятно, можно было бы разделить друг от друга, просто подняв температуру.

И они вот так общаются.

И в отсутствие этой связи, если бы у вас была только одна из этих альфа-версий или одна из этих бета-версий, она бы вообще не работала.

Фактически, он может быть совершенно неработоспособным.

Еще одна вещь, которая может подразумеваться для вас, но я не сказал, но это очень важно понять, это следующее: давайте представим, что это трехмерная структура белка, какой она вполне может быть.

Давайте теперь подумаем о гидрофобных и гидрофильных аминокислотах.

Гидрофобные аминокислоты ненавидят присутствие воды.

И поэтому, как мы можем правильно представить этот случай, они спрятаны внутри протеиновых пустот вдали от поверхности.

У них нет контакта с водой.

И наоборот, сильно заряженные гидрофильные аминокислоты фактически торчат на поверхности.

И это начинает давать еще одно понимание того, как трехмерная стереохимия белков поддерживается и диктуется, потому что гидрофобные аминокислоты посредством гидрофобных взаимодействий стабилизируют внутреннее ядро ​​белка, которое хорошо защищено от водного растворителя.

Гидрофильные аминокислоты находятся снаружи.

Им нравится интимный контакт с водой.

Итак, мы уже говорили о ряде различных взаимодействий, которые ответственны за создание трехмерной стереохимии белка.

Прежде всего, это дисульфидные связи, которые создают ковалентные межцепочечные взаимодействия.

Это водородные связи, в которых разные цепи могут взаимодействовать друг с другом.

И есть эти гидрофобные и гидрофильные взаимодействия.

И есть несколько относительно несущественных взаимодействий Ван-дер-Ваальса, которые на самом деле не стоит обсуждать, хотя некоторых людей они действительно волнуют.

Итак, теперь мы начинаем видеть, что у нас есть действительно интересные полипептиды, в отличие от скучных полипептидов, по которым, в конечном счете, следует судить об углеводах.

Некоторые люди думают, что химия углеводов действительно интересна.

Но на самом деле это не так уж и интересно, потому что у вас есть один и тот же мономер в сотне или 500 отрезках.

Здесь белок гораздо интереснее из-за огромного разнообразия аминокислотной последовательности и, как следствие, способности создавать все виды химической активности и структур из-за этих 20 различных аминокислот.

Если бы мы представили жизнь на другой планете и предположим, что существуют, скажем, молекулы, похожие на аминокислоты, которые были частью жизни, возможно, в этой другой жизни не было бы точно таких же 20 аминокислот, как у нас.

Почти наверняка это будет водная база, как мы.

Но он также будет полагаться на водородные связи и гидрофильность, а также взаимодействия гидрофобности, чтобы диктовать трехмерную структуру.

В отсутствие этой очень специфической трехмерной структуры я скажу вам, что этот фермент не мог функционировать.

И если бы вы приняли этот фермент, если бы это был типичный фермент, и если бы вы ненадолго нагрели его, даже часто немного выше нормальной температуры тела, он мог бы денатурировать, то есть безвозвратно потерять свою трехмерную структуру.

И, как только он был денатурирован, этот процесс денатурации, возможно, он не сможет спонтанно повторно принять эту ранее существовавшую трехмерную конфигурацию и, следовательно, навсегда останется неактивным.

Это означает очень четко сказать, что даже если аминокислоты, которые создают этот активный каталитический сайт, остаются там.

Их высокоспецифическое трехмерное расположение имеет решающее значение для непрерывного действия этого фермента.

И как только их трехмерное расположение меняется в процессе взаимодействия, тогда у нас возникают проблемы, потому что фермент больше не может выполнять поставленную перед ним задачу.

Теперь мы собираемся перейти к еще более высокому порядку сложности в определенном смысле.

Мы собираемся перейти к изучению макромолекул, то есть нуклеиновых кислот.

Конечно, химики-белки сильно обиделись бы на само понятие, что есть вещи лучше, чем белки.

Но дело в том, что я не могу показать вам эти накладные расходы, потому что это из другого учебника, который защищен авторским правом, и нас снимают.

Сколько людей увековечили затылок на этих видео? Вы звонили домой и просили кого-нибудь идентифицировать вас? Я не знаю, но скоро каждый из нас будет в центре внимания на 15 минут всю жизнь, верно? Итак, у вас есть 15 минут.

Вот несколько нуклеиновых кислот.

И давайте посмотрим на эти нуклеиновые кислоты и на то, как они собраны вместе.

Имейте в виду, чтобы предвидеть то, что мы собираемся сказать в следующий раз, мы снова хотим сделать сквозные агрегаты.

Мы хотим полимеризовать молекулы.

И в этом случае мы хотим сделать это еще раз с помощью реакции обезвоживания.

Более того, чтобы просто взглянуть на строительные блоки нуклеиновых кислот, мы снова начнем с двух пентоз.

Вспомните, у них есть фуоровые атомы углерода: один, два, три, четыре, я сказал четыре? Вы знаете, я имел в виду пять.

Итак, всякий раз, когда я говорю с этого момента четыре, я имею в виду, или, когда я говорю четыре, я также могу иметь в виду четыре.

Хорошо, раз, два, три, четыре, пять.

И давайте посмотрим на два основных типа молекул пентозы, которые присутствуют в нуклеиновой кислоте, потому что они определяют существенное различие между ДНК и РНК.

Вот обычный старый, довольно знакомый вид пентозы с пятью атомами углерода.

А вот и незнакомый вид пентозы, который мы называем дезоксирибозой. Почему? Потому что, если вы посмотрите очень внимательно, вы увидите, что гидроксильная группа, которая должна присутствовать в любой уважающей себя пентозе, отсутствует и заменена просто водородной группой, то есть она потеряла свой кислород, откуда и происходит слово ,? дезоксирибоза,? и, наконец, ясно, что слово «нуклеиновая кислота дезоксирибозы».

И одним из атрибутов, одним из достоинств углеводов, как мы обсуждали в прошлый раз, были эти многочисленные гидроксильные группы, которые представляют возможности для всех видов реакций дегидратации, которые могут позволить строить гораздо более сложные молекулы.

И здесь мы видим структуру, например, дезоксирибонуклеотида, детальная структура которого мы рассмотрим в следующий раз.

Но давайте посмотрим, как были использованы эти гидроксильные группы.

Гидроксильная группа, в данном случае в ДНК, и, кстати, обратите внимание, что в структуре, которую я здесь показал, здесь прикреплена боковая цепь, а здесь присоединена боковая цепь.

И ни то, ни другое не зависит от того, есть ли здесь водород или гидроксил.

И посмотрите, что здесь произошло.

Здесь у нас есть гидроксил, к которому основание присоединено ковалентно, опять же, в результате реакции дегидратации.

И здесь мы имеем ситуацию, когда фактически к гидроксильной группе в этом направлении присоединены три фосфатные группы.

И он представляет собой основные строительные блоки нуклеиновых кислот.

Я сказал вам, что одна из вещей, которая будет действительно важной и которую вам придется запомнить, вам не придется ничего запоминать.

Но вы мне не поверили, не так ли? Хороший.

Хорошо, одна из вещей, которые вам нужно запомнить, - это система нумерации здесь.

Это номер один, два, три, четыре, пять, или, если быть полностью откровенным, и вы знаете, что я всегда такой: одно простое, два простых, три простых, четыре простых, пять простых.

И эта система нумерации, как оказалось, будет очень важна для наших последующих обсуждений.

Обратите внимание, что, например, здесь, в двух основных положениях, этой дезоксирибозе не хватает кислорода, который обычно присутствует в РНК.

И, помня все это, мы с большим нетерпением подождем до среды, когда мы действительно поговорим о том, как это используется для получения очень сложных полимеров.


Дэвид А. Драммонд, доктор философии

Доктор Драммонд - доцент кафедры биохимии, молекулярной биологии и генетики человека. Его группа изучает, как клетки реагируют на стресс на молекулярном уровне, уделяя особое внимание образованию и растворению больших скоплений белков и РНК во время и после стрессов, таких как тепловой шок. Лаборатория Драммонда использует широкий спектр методов, включая визуализацию in vivo, восстановление in vitro и механистическую биохимию, количественную протеомику и молекулярно-эволюционный анализ. Поскольку многие особенности вызываемых стрессом процессов сборки являются общими для эукариот, включая людей, группа использует почкующиеся дрожжи, Saccharomyces cerevisiae, в качестве модельного организма.

Гарвардский университет
Кембридж, Массачусетс
- Системная биология
2011

Калифорнийский технологический институт
Пасадена, Калифорния
Кандидат наук. - Вычислительные и нейронные системы
2006

Университет Принстона
Принстон, штат Нью-Джерси
B.S.E. - Машиностроение и авиакосмическая техника
1995

Суточные циклы обратимой конденсации белков у цианобактерий.
Паттанаяк Г.К., Ляо Ю., Уоллес Э.В.Дж., Будник Б., Драммонд Д.А., Руст MJ. Суточные циклы обратимой конденсации белков у цианобактерий. Cell Rep.2020 18 августа 32 (7): 108032.
PMID: 32814039

Временное внутриклеточное закисление регулирует основной транскрипционный ответ теплового шока.
Triandafillou CG, Katanski CD, Dinner AR, Drummond DA. Временное внутриклеточное закисление регулирует основной транскрипционный ответ теплового шока. Элиф. 2020 08 07 9.
PMID: 32762843

Клеточное зондирование путем разделения фаз: использование процесса, а не только продуктов.
Yoo H, Triandafillou C, Drummond DA. Клеточное зондирование путем разделения фаз: использование процесса, а не только продуктов. J Biol Chem. 2019 05 03 294 (18): 7151-7159.
PMID: 30877200

Реакция на азотное голодание, вызванное Escherichia coli, важна для совместного сосуществования с Rhodopseudomonas palustris.
Маккалли А.Л., Берингер М.Г., Глиссман Дж. Р., Пилипенко Е. В., Мазни Дж. Л., Линч М., Драммонд Д. А., МакКинли Дж. Б. Реакция на азотное голодание, вызванное Escherichia coli, важна для совместного сосуществования с Rhodopseudomonas palustris. Appl Environ Microbiol. 2018 07 15 84 (14).
PMID: 29728387

Вызванное стрессом разделение фаз - это адаптивный, эволюционно настраиваемый ответ.
Рибак Дж. А., Катански С. Д., Кир-Скотт Дж. Л., Пилипенко Е. В., Ройек А. Е., Сосник Т. Р., Драммонд Д. А.. Вызванное стрессом разделение фаз - это адаптивный, эволюционно настраиваемый ответ. Клетка. 2017 03 09 168 (6): 1028-1040.e19.
PMID: 28283059

Фактор теплового шока 1: от начальника пожарной охраны до специалиста по борьбе с толпой.
Triandafillou CG, Drummond DA. Фактор теплового шока 1: от начальника пожарной охраны до специалиста по борьбе с толпой. Mol Cell. 2016 07 07 63 (1): 1-2.
PMID: 27392142

Обратимые, специфические, активные агрегаты эндогенных белков собираются при тепловом стрессе.
Уоллес Э. У., Кир-Скотт Дж. Л., Пилипенко Э. В., Шварц М. Х., Ласковски П. Р., Ройек А. Э., Катански К. Д., Рибак Д. А., Дион М. Ф., Фрэнкс А. М., Эйрольди Е. М., Пан Т., Будник Б. А., Драммонд Д. А.. Обратимые, специфические, активные агрегаты эндогенных белков собираются при тепловом стрессе. Клетка. 2015, 10 сентября 162 (6): 1286-98.
PMID: 26359986

Умирающая мРНК рассказывает историю своей жизни.
Уоллес EW, Драммонд DA. Умирающая мРНК рассказывает историю своей жизни. Клетка. 2015 июн 04 161 (6): 1246-8.
PMID: 26046434

Нефрокальциноз у пациентов с кальциевым камнем, не страдающих системным заболеванием.
Бходжани Н., Паонесса Дж. Э., Хамид Т. А., Вустер Е. М., Эван А. П., Коу Флорида, Борофски М. С., Лингеман Дж. Э. Нефрокальциноз у пациентов с кальциевым камнем, не страдающих системным заболеванием. J Urol. 2015 ноябрь 194 (5): 1308-12.
PMID: 25988516

Учет экспериментального шума показывает, что уровни мРНК, усиленные посттранскрипционными процессами, в значительной степени определяют стабильные уровни белка в дрожжах.
Csárdi G, Franks A, Choi DS, Airoldi EM, Drummond DA. Учет экспериментального шума показывает, что уровни мРНК, усиленные посттранскрипционными процессами, в значительной степени определяют стабильные уровни белка в дрожжах. PLoS Genet. 2015 11 (5) мая: e1005206.
PMID: 25950722

Ученый Пью в области биомедицинских наук
Благотворительные фонды Pew
2012 - 2016

Научный сотрудник Sloan
Фонд Альфреда П. Слоана
2012 - 2014


Стажер-исследователь - биохимия белка и клеточная биология

Transition Bio - инновационная биотехнологическая компания на ранней стадии развития, стремящаяся стать мировым лидером в области обнаружения, анализа и регулирования биологических конденсатов. Компания руководствуется поиском и диагностикой лекарств без каких-либо гипотез и разрабатывает первоклассные технологические платформы для анализа конденсата и скрининга наркотиков.

Transition Bio ищет талантливого и высокомотивированного научного сотрудника в области биохимии белка и клеточной биологии, чтобы присоединиться к нашей команде в Кембридже, Великобритания. Успешный кандидат будет иметь степень бакалавра / магистра / доктора философии. степень и не менее двух лет практического опыта работы в лаборатории. Они будут обладать глубокими знаниями в технологии производства белка для всех трех обычно используемых систем экспрессии белков (бактерий, насекомых и млекопитающих). Кандидат должен хорошо разбираться в основных методах молекулярной биологии и клеточной биологии и иметь опыт работы с хроматографическими платформами (например, системой очистки AKTA), включая использование аффинной, ионообменной, иммуноаффинной, эксклюзионной хроматографии. Знание работы с белками, разделяющими фазы, является преимуществом. Кандидат должен уметь эффективно работать в команде и иметь возможность работать независимо после обучения.

Основные обязанности:

  • Производство белков из гетерологичных систем экспрессии, включая клетки насекомых (бакуловирус), млекопитающих, дрожжей и бактерий.
  • Очищайте белки с помощью современных хроматографических платформ и других аналитических методов, чтобы обеспечить производство белков-кандидатов высочайшего качества.
  • Выполнение и разработка протоколов клеточной биологии для очистки и выделения безмембранных органелл.
  • Применять стратегии клонирования для создания конструкций и проводить анализы молекулярных, биофизических и структурных характеристик белков.
  • Анализируйте результаты, устраняйте технические проблемы и внедряйте решения, представляя результаты на собраниях
  • Проведение исследовательских проектов в команде, развитие производства конденсатообразующих белков и разработка протоколов клеточной биологии.
  • Поддерживать и внедрять передовые лабораторные практики, включая точные лабораторные портативные системы, и следовать руководящим принципам и методам лабораторной безопасности.
  • Эффективно работать с многофункциональной командой, чтобы вносить свой вклад в видение, стратегию и тактику организации.

Базовая квалификация:

  • Бакалавр / магистр / доктор философии. в области биохимии / белковой науки / клеточной биологии (или аналогичной области) и, желательно, опыт работы в области биохимии белка, молекулярной биологии, клеточной биологии или смежных дисциплин.
  • Твердые знания о экспрессии рекомбинантных белков и стратегиях очистки с использованием систем экспрессии насекомых (бакуловирусов), млекопитающих, дрожжей и бактерий.
  • Практический опыт очистки белков (например, аффинная, ионная и эксклюзионная хроматография) с использованием как современных инструментов FPLC / HPLC, так и подходов к периодической очистке
  • Опыт в стандартных методах молекулярной биологии и клеточной биологии, включая культивирование клеток, очистку ДНК, ПЦР и дизайн праймеров, методы клонирования, выделение плазмид и секвенирование ДНК.
  • Опыт применения стандартных методов определения характеристик белков, включая гель-электрофорез, УФ / видимое излучение и другие методы анализа белков.
  • Способность систематизировать, анализировать и предоставлять информацию кратко, точно и профессионально; сильные письменные и устные коммуникативные навыки; отличные навыки управления данными.
  • Высокая степень добросовестности и командная ориентация, мотивирующее отношение к делу
  • Способность и желание работать в динамичной, исследовательской и предпринимательской среде

Предпочтительная квалификация:

  • Опыт в разработке, экспрессии и очистке белковых систем с разделением фаз.
  • 2+ года опыта работы в отрасли или после получения докторской степени в области биохимии белков, молекулярной биологии или смежных дисциплин
  • Предыдущий опыт открытия терапевтических белков, исследований биохимии и клеточной биологии


Смотреть видео: Lecția 1: Celula umană (December 2022).