Кератин | это... Что такое Кератин? (original) (raw)

Кератины — семейство фибриллярных белков, обладающих механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. Кератины формируют твёрдые, но не минеральные структуры, такие как волосы, ногти и рога. Согласно новой номенклатуре кератинов[1], в это семейство входят также цитокератины, образующие наиболее прочные элементы внутриклеточного цитоскелета эпителиальных клеток.

Содержание

История изучения

Исследования α-кератинов стало важнейшим этапом в создании современных предста­влений о значительно более сложных глобулярных белках.

Первые рентгеноструктурные исследования белков начались в 1930-х годах. Английский физик и молекулярный биолог Уильям Астбери (William Astbury) показал, что дифракционная картина от пучка рентгеновского луча, направленного на волос или шерстяную нить (в основном состоящих из α-кератинов), содержит расположенные вдоль оси волоса повторяющиеся структурные единицы длиной около 0,54 нм. В результате наблюдений было высказано предположение о том, что поли­пептидные цепи в белках этого семейства не вытянуты полностью, а скручены или свернуты каким-то регулярным образом[2].

Структура белка

По вторичной структуре белка семейство кератинов разделяется на две группы:

Для первичной структуры α-кератинов характерно большое содержание цистеина и множество дисульфидных связей. Молекулярная масса — от 10 до 50 кДа. Периодичность в чередовании аминокислотных остатков в молекулах отсутствует.

В отличие от α-кератинов поперечные дисульфидные связи между соседними полипептидными цепями у β-кератинов отсутствуют. В полипептидной цепи каждый второй элемент — глицин. Характерно повторение последовательности «GSGAGA».

Для α-кератинов основным структурным компонентом являются цилиндрические микрофибриллы диаметром 75 А, состоящие из спирализованных, скрученных попарно протофибрилл.

Свойства

Характерной особенностью α-кератинов является их полная нерастворимость в воде при pH 7,0 и физиологической температу­ре. Данное свойство частично обусловлено тем, что в состав молекулы входит большой процент гидрофобных аминокислотных остатков (фенилаланин, изолейцин, валин, метионин и аланин). В силу конформации белка R-группы этих остатков направлены к внешней стороне спиралевидной структуры молекулы.

Биосинтез кератинов

Кератины кодируются генами большого мультигенного семейства (в геноме человека известны на хромосомах 11, 12 и 17)[3].

Функции кератинов в организме

Обладая механической прочностью и нерастворимостью, кератины являются одним из основных компонентов для производных элементов кожи животных, выполняющих защитную функцию. Значительную часть сухого веса наружного слоя кожи составляют α-кератины.

Эластичные α-кератины входят в состав волос, шерсти, ногтей, когтей, игл, рогов и копыт млекопитающих. Чешуйки и когти пресмыкающихся (в том числе панцирь у черепах), а также перья, клюв и когти у птиц кроме α-кератинов содержат и более жёсткие β-кератины, а также неупорядоченные участки.

У членистоногих, например, раков, β-кератины часто входят в состав экзоскелета, иногда вместе с хитином.

Кроме того, β-кератины формируют шёлковое волокно (которое на 60 % состоит из β-кератина фиброина) и паутину.

Использование

α-кератины, получаемые из отходов в мясной промышленности, используют для получения природных аминокислот.

См. также

Примечания

  1. ↑ Schweizer J, Bowden PE, Coulombe PA, Langbein L, Lane EB, Magin TM, Maltais L, Omary MB, Parry DA, Rogers MA, Wright MW (2006). "New consensus nomenclature for mammalian keratins". J Cell Biol. 174 (2): 169-174. DOI:10.1083/jcb.200603161. PMID 16831889.
  2. ↑ Ленинджер А. Основы биохимии. — Мир, 1985. — Т. 1. — С. 168. — 367 с.
  3. ↑ Кератин / Словарь биотехнологических терминов

Литература

Ссылки

Wikimedia Foundation.2010.