В чем разница между 20 и 28 аминокислотами?
Можно вопрос? Как клетка может нуждаться в 28 аминокислотах, если организм распознаёт всего 20? Или я что-то путаю?
Действительно, этот вопрос затрагивает фундаментальные аспекты молекулярной биологии и генетики. На первый взгляд, может показаться, что существует некоторое противоречие: если генетический код «кодирует» всего 20 стандартных аминокислот, почему же тогда говорят о большем их числе, которое «нужно» клетке? Давайте разберемся по порядку.
Вы совершенно правы, когда говорите о 20 стандартных аминокислотах. Это те аминокислоты, которые напрямую встраиваются в белковые цепи в процессе трансляции, то есть считывания генетической информации с мРНК. Их последовательность определяет первичную структуру белка, а следовательно, и его трехмерную структуру, функцию и все остальные свойства. Эти 20 аминокислот являются «строительными блоками» для подавляющего большинства белков в организме. Они кодируются соответствующими триплетами нуклеотидов (кодонами) в ДНК и затем в мРНК.
Однако, понятие «нуждается в 28 аминокислотах» может относиться к нескольким аспектам, которые выходят за рамки прямого генетического кодирования. Во-первых, существуют так называемые нестандартные или модифицированные аминокислоты. Эти аминокислоты образуются уже после того, как белок был синтезирован, путем химических модификаций стандартных аминокислотных остатков. Процесс называется посттрансляционной модификацией. Эти модификации могут быть самыми разнообразными: фосфорилирование (присоединение фосфатной группы), гликозилирование (присоединение углеводных остатков), ацетилирование, метилирование, гидроксилирование и многие другие.
Например, гидроксипролин и гидроксилизин, которые являются важными компонентами коллагена (основного структурного белка соединительной ткани), образуются путем гидроксилирования пролина и лизина уже после их встраивания в полипептидную цепь. Без этих модификаций коллаген не сможет сформировать свою характерную тройную спираль и обеспечить прочность тканей. Другой пример – селеноцистеин, который иногда называют 21-й аминокислотой. Он встраивается в некоторые белки (например, в ферменты, участвующие в антиоксидантной защите) благодаря специальному механизму, отличающемуся от стандартной трансляции. Существуют и другие подобные аминокислоты, число которых может варьироваться в зависимости от используемой классификации и критериев.
Во-вторых, понятие «нуждаться» может относиться к аминокислотам, которые не кодируются геномом, но необходимы для метаболизма. Это, прежде всего, незаменимые аминокислоты. Незаменимые аминокислоты – это те, которые организм человека и многих животных не способен синтезировать самостоятельно в достаточном количестве и должен получать с пищей. К ним относятся, например, валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, метионин, треонин, триптофан, лизин и гистидин (для взрослых). Хотя они и «незаменимы» для организма в целом, они все равно являются стандартными 20 аминокислотами, которые встраиваются в белки. Однако, если они не поступают с пищей, организм не может их произвести, и это приводит к нарушению синтеза белков и другим метаболическим проблемам.
В-третьих, возможно, речь идет о прекурсорах аминокислот или о метаболических путях, где участвуют соединения, близкие по структуре к аминокислотам. Клетка нуждается в большом количестве различных метаболитов для поддержания своей жизнедеятельности, и некоторые из них могут быть структурно связаны с аминокислотами или служить для их синтеза (в тех случаях, когда это возможно).
Итак, если речь идет о 28 аминокислотах, то, скорее всего, имеется в виду комбинация стандартных 20 аминокислот, которые кодируются геномом, плюс некоторые нестандартные (модифицированные) аминокислоты, которые образуются после синтеза белка, и, возможно, другие метаболически активные соединения, связанные с аминокислотным метаболизмом. Важно различать аминокислоты, которые непосредственно встраиваются в белки по генетической инструкции, и те, которые играют роль в модификации белков или в других клеточных процессах. Таким образом, вы не путаете, а просто сталкиваетесь с более сложной и многогранной картиной, чем кажется на первый взгляд. Количество «нужных» клетке аминокислот зависит от того, какой аспект их роли мы рассматриваем.
Об авторе
