Транспорт полипептидных цепей

Образование дисульфидных мостиков

Добавление простетических групп

Присоединение боковых углеводных цепей

Метилирование групп

Реакции карабоксилирования

К остаткам аспарагиновой и глутаминовой кислот в ряде белков могут присоединяться дополнительные карбоксильные группы. Например, белок системы свертывания крови протромбин содержит в своей N–концевой области несколько остатков γ-карбоксиглутаминовой кислоты, которые включаются в белок при помощи фермента, зависимого от витамина К. Карбоксильные группы связывают ионы Ca²⁺, необходимые для запуска механизма свертывания крови.

В ряде белков определенные остатки лизина подвергаются ферментативному метилированию. Остатки монометил- и диметиллизина обнаруживаются в некоторых мышечных белках и в цитохроме с. В других белках метилированию подвергаются карбоксильные группы ряда остатков глутаминовой кислоты, что приводит к нейтрализации их отрицательных зарядов.

Боковые углеводные цепи гликопротеинов ковалентно присоединяются к полипептиду во время или после синтеза последнего. В одних гликопротеинах боковая углеводная цепь прикрепляется с помощью ферментов к остаткам аспарагиновой кислоты, в других - серина или треонина. Многие белки, которые работают вне клетки, а также «смазочные» протеогликаны, покрывающие слизистые оболочки, содержат боковые олигосахаридные цепи.

В состав многих ферментов входят обязательные для их активности ковалентно связанные с белком простетические группы; они также присоединяются к полипептидной цепи после того, как та покидает рибосому. Примерами таких простетических групп могут служить молекула биотина, ковалентно связанная с ацетил-СоА- карбоксилазой и гемовая группа цитохрома с.

Во многих белках, предназначенных для выхода из эукариотической клетки, в процессе формирования из нативной конформации появляются поперечные сшивки в результате ферментативного образования дисульфидных мостиков между остатками цистина; эти мостики соединяют друг с другом две полипептидные цепи или две части одной цепи. Поперечные дисульфидные мостики помогают уберечь нативную конформацию белковой молекулы от денатурации.

Некоторые новообразованные белки поступают просто в клеточный цитозоль, другие направляются к различным клеточным органеллам, третьи секретируются из клетки, четвертые встраиваются в ту или иную клеточную мембрану, где работают в качестве транспортных белков или ферментов мембран. Поэтому важно, чтобы новосинтезированный белок нашел путь к предназначенному для него месту в клетке. Каким же образом он это делает?

Многие белки содержат на своем N-конце специфические полипептидные «лидеры», которые выполняют роль сигналов, направляющих эти белки к их «рабочему» месту. Эти сигнальные последовательности уместно сравнить с почтовым индексом на письме. Белки, синтезируемые рибосомами шероховатого эндоплазматического ретикулума, в клетках поджелудочной железы и экспортируемые из этих клеток, например трипсиноген и прокарбоксипептидаза, имеют на N–концах полипептидные лидирующие последовательности. Эти сигнальные последовательности состоят из 15-30 аминокислотных остатков, многие из которых содержат гидрофобные R-группы. В процессе синтеза любого белка, в том числе предназначенного на «экспорт», сигнальные лидеры, будучи расположены на N–конце, образуются первыми. Такие лидеры узнаются особыми рецепторными участками на внешней поверхности эндоплазматического ретикулума, причем это происходит даже раньше, чем рибосома полностью завершит синтез белка. Гидрофобная жирорастворимая часть лидирующей последовательности проникает сквозь мембрану внутрь цистерн эндоплазматического ретикулума, протаскивая за собой растущую полипептидную цепь. Внутри цистерн под действием особой пептидазы сигнальный лидер отщепляется. После этого зрелый белок направляется в аппарат Гольджи, инкапсулируется и в виде секреторного пузырька покидает наконец клетку. Многие другие экспортируемые белки, функционирующие вне клетки, - белки плазмы крови, полипептидные гормоны, антитела, мукопротеины – могут поступать к месту своего назначения аналогичным путем. Весьма сходные процессы происходят и в бактериях. Наружная мембрана клеток Е.coli состоит из липидов и белков. Последние синтезируются на рибосомах, связанных с внутренней поверхностью внутренней мембраны. Сигнальные последовательности на N–концах этих белков обеспечивают их прохождение сквозь внутреннюю мембрану и сквозь стенку к соответствующим местам наружной мембраны, где и происходит встраивание полипептида. Генетические исследования сигнальных последовательностей и пептидаз, которые их в конечном счете удаляют, стали возможны благодаря существованию соответствующих бактериальных мутантов.