CC BY
15
10. Lewin H. A., Schmitt K., Hubert R., van Eijk M. J., Arnheim N. Close linkage between bovine prolactin and BoLA-DRB3 genes: genetic mapping in cattle by single sperm typing // Genomics. 1992. V. 13. № 1. P. 44-48.
11. Lucy M. C., Hauser S. D., Eppard P. J., Krivi G. G., Clark J. H., Bauman D. E. Variants of somato-tropin in cattle: gene frequencies in major dairy breeds
and associated milk production // Domest. Anim. En-docrinol. 1993. V. 10. № 4. P. 325-333.
12. Mitra A., Schlee P., Balakrishnan C. R., Pirch-ner F. Polymorphisms at growth hormone and prolactin loci in Indian cattle and buffalo // Journal of Animal Breeding and Genetics. 1995. V. 112. P. 71-74.
ФУНКЦИИ БЕЛКОВ С МЕТАФИЗИЧЕСКОЙТОЧКИ ЗРЕНИЯ _(НАБРОСКИ)_
Ложкина Анна Николаевна
Канд. биол. наук, ст. науч. сотр., Читинская государственная медицинская академия, г. Чита
1осккта@таИ. ги
АННОТАЦИЯ
Резкий рост информации в базах данных (протеом, геном, транскриптом, микробиом и пр.) требует разработки методологии биоинформатики для крупномасштабного анализа и синтеза. В данной работе сделана попытка разделения белков по функциям с метафизической точки зрения.
ABSTRACT
The sharp increase in information in databases (proteome, genome, transcriptome, etc..) requires development of bioinformatics methodologies for large-scale analysis and synthesis. In this paper attempt to divide proteins into functions (metaphysical point of view).
Ключевые слова: метафизика, методология, общая биология, протеом, белки. Keywords:metaphysics, methodology, general biology, proteomics, protein.
Сложности в развитии науки требуют упорядочивания и, по возможности, упрощения, в т.ч. в виде формулировки закона или принципа. Принципы структуризации информации могут быть разными, в том числе метафизичские.
Упрощенно белки делят на запасные (белки семян растений, яичный белок), транспортные, защитные, рецепторные, регуляторные, каталитические, питательные, сократительные, структурные,
цитоскелетные (формирование внутри- и внеклеточных структур) и др. В базе данных протеома, к примеру, [ http://ppdb.tc.cornell.edu/ ] описано множество функций белков растений (http://ppdb.tc.cornell.edu/dbsearch/mapman.aspx ). О функциях белков написаны книги [5, 6 и др.]. В частности, интересен перечень (Таблица 1) D. Whit-ford (2013 год) . [6]
Таблица 1.
Функции белков [по 6]
Функции белков Примеры
Ферменты или каталитические белки Трипсин, ДНК-полимераза, лигаза
Сократительные белки Актин, миозин, тубулин, кинезины
Структурные и цитоскелетные белки Кератин, тропоколлаген
Транспортные белки Гемоглобин, церулоплазмин, трансферрин
Эффекторные белки Инсулин, эпидермальный фактор роста,тиреотропный гормон
Защитные белки Иммуноглобулины, тромбин, токсины
Белки электронтранспортной цепи Цитохромоксидазы, ферредоксин, пластоцианин
Рецепторы CD4, рецептор для ацетилхолина
Репрессорные белки Jun, Fos, Cro
Шапероны GroEL, DnaK
Белки-хранители Ферритин
Метафизический подход может быть философским (без законов; лишь в виде мировоззренческой позиции) и синергетическим (с выводами принципов самоорганизации природы). В философии естествознания выделяют противоречия внешнего и внутреннего, континуального и дискрет-ного(поле - частица, полимеры - мономеры, фила-ментозные вирусы - сферические вирусы,
фибриллярные белки - глобулярные белки ...). Данные диады можно рассматривать через тетрады (октадами; написаны через слеш - «/»), но данное сложно и не всегда осмысливается.
Предыдущими работами показана раскладка составляющих самоорганизующихся систем по триаде «флуктуации-функции-структура» [1], а
также размерностям «один-два-три-сети (сложности)» [2, 3]. Белки и функции белков (таблица 2) не вписываются единым блоком в самоорганизацию (без учета нуклеиновых кислот, особенностей метаболизма разных видов ...), тем не менееданная
«игра» (игровая методология) полезна для некоторых аспектов осмысливания массива накопившегося материала в разных омиках [4; http://www.sHdeshare.net/swamihetal/omics-€¡¿¿[€¡^€¿=2], в том числе протеомике.
Таблица 2.
Некоторые примеры функций белков, распределенныепо уровням организации материи
Флуктуации, стремящиеся к нулю Флуктуации Функции Структура
Макроорганизменный уровень
Катаболизм Игра жизни (коммуника-ция,за- щита...) Функциональные процессы (жизне- обеспечения) Анаболизм
Вывод по данной тетраде: простую биохимическую диаду «катаболизм-анаболизм» можно усложнить до физиологической тетрады.
Запасные белки (источник аминокислот при голодании), транспортные /?/ Регуляторные (белковые, пептидные гормоны ...), защитные Сократительные Белки (движение организма) - Актомиозин . Структурные (опорные) белки - костей - сухожилий
Защитные белки
Фибрин /полимер/ (ограничивает распространение инфекции); антимикробные пептиды; цитотоксины микробов (комбинаторные экзотоксины); порообразующие (С9 компонент комп-мента, перфорины лимфоцитов-килле- ров, порообразую-щие токсины и др.) Ферменты - Лизоцим - Миелоперок-сидаза, ксан-тиноксидаза (радикалооб-разующие ферменты) / Антиокси-данты (супероксид-дисмутаза, каталаза ...) Связывающие чужеродный агент (с последующим фагоцитозом .) - иммуноглобулины - С-реактивный белок (С-РБ) - С3Ь фрагмент системы комплемента - фибронектины - и др. Белки-губки (лактоферрин и др.) - депонирую-щие белки
Системный уровень
Белки нервной системы, в частнос-ти, участвующие в формировании памяти [то есть стабильные] Белки эндокринной, иммунной систем (им-муно- глобулины, цитокины) Белки пищеварительной, выделительной, дыхательной систем [Специализированные белки] Белки печени [Базовые]
Перфорины, гранзимы [Индукторы смерти] Цитокины [Регуляторные молекулы] Иммуноглобу-лины [Запускают цепь реакций]
Цитокины
Индукторы апоптоза (молекулы смерти) - ФНО-альфа* и др. [Смерть клеток] Хемокины [Регуляция движения клеток] Индукторы «спус-ковогокрючка» (интерлейкины, интерфероны ...) - каскада дальнейших реакций клетки Факторы роста клеток (пролифера-ции) -КСФ (колониести-мулирующие факторы)
Тканевый уровень
Белки нервной ткани Белки эпите-лиальной и соединитель-ной (рыхлой) ткани Белки мышечной ткани Белки плот-ной (опорной) соединитель-нойт-кани
Белки соединительной ткани
Белки кроветворной ткани Белки плазмы крови, лимфы, тканевой жидкости Белки специализированных тканей (- жировой - слизистой - ретикулярной - пигментной) Белки скелетной соединитель-ной ткани (хрящей, костей)
Белки внутренней среды организма (ВСО) (т.е. межклеточной жидкости - тканевой жидкости, плазмы крови, лимфы)
? Альбумин [«не флуктуирующий», держащий константу] (поддержание онкотиче-ского давления) Регуляторные белки ферментных систем Транспортные-? [работающие] белки Белки, под-держи- вающие структуру жидкости (белки ЭЦМ*, гликокаликса)
Белки ферментных систем
Белки полимеризующиеся (фибрин /свертывающаяся система крови - ССК/) Защитные белки системы комплемента (СК) и др. Белки вазоактивные (регулирующие питание и дыхание клеток тканей; перераспределе-ние) -белки ККС (калликреин-кини-новой системы) и РААС* Фибрин (как основа морфогенеза); белки, поддер-жи-вающие жидкое состояние ВСО (фибриноли-тиче-ская система)
Белки системы комплемента
Белки, формирую-щие МАК (мембраноатакую-щий комплекс) - полимери-зующиеся (С9 компонент комплемента) СЦ*, МБР*, фиколины (в виде «букета тюльпанов») - «вибраторы» Каскадные (С1г^С^С4 ^С3^С5^С6 Мембрано-зависи-мые (работающие гете-рофазно - на плотном носителе) /?/ -С3Ь, С5Ь, ф. В
Клеточный уровень
Шагающие транспортные белки (динеины- кинезины .) [Машины с «двумя» рабочими состояниями] Защитные белки клетки (рестриктазы, токсины ...); сигнальные молекулы межклеточной коммуникации Белки, формирующие жгутиковый аппарат [движение клеток] Сократительные белки клеток Белки адгезии ^Кооперация Клеток (друг с другом, с эндотелием сосуда, с ЭЦМ*.)
Субклеточный уровень
- Трансмембранные рецепторы (семейство ТМ-белков) - Белки, формирующие ионные каналы (порины бактерий) Рецепторы, регуляторные пептиды клетки, белки для коммуника-цииклеток Каскад-активирующи-еся (белки сигнальных путей .) Белки цитоскелета и матрикса клетки
Белки - регуляторы работы нуклеиновых кислот
? Клеточный центр ? Гистоны, малые (пептидные) регуляторы ? Ферменты ядра, большие (белковые) регуляторы каскадов реакций ? Якорные белки ядерной мембраны
Биохимический (макромолекулярный; гетерополимерный) уровень
Ферменты (предлагаемое разделение помимо официальных классов энзимов)
? Ферменты электронтранс-портной цепи («оп^:5>?) - Цитохромоксидаза - Ферредоксин Ферменты (с активным реакто- генным центром) Ферменты для специфической мишени (обычно комплесные) типа - С3- и С5-конвер-тазы системы комплемента Каталитичес-кие белки (структурно скрепляющие)
- RISC* ... (конформацион-ные ансамбли) [Рисунки интернета]
Комбинаторные белки (классификация по строению): сложные белки (гликопротеины, липопротеины, нуклеопротеины .) ? Рецепторы на вибрирующей основе Активаторы -ингибиторы функционалов; сами функционалы (белки - «роботы») Белки, формирующие бочки, поры, губки - шапероны - белки протеасом
Химический уровень
? Металлопротеины (гемоглобин, хлорофилл ? Пептиды с подвижной вторичной и третичной конфигура-цией ? Фосфопротеины (...), легко реагирующие с посредниками («спусковые крючки») ? Пептиды из нескольких аминокислот («неподвиж-ные»; без вторичной и третичной структуры)
Физический уровень
Белки с эффектами тунне-лирования . /?/ (перенос /вернее, перескок/ квантов «энергии») Белки с Бозе-эйнштей-нов-ской жидкостью, эксито-нами (флуктуирую-щая электро -динамика) ? ? Работающие с периодикой (периодической сменой заряда - динеины-кине-зины - шагающие белки, .) ? Белки-световоды /?/
Итоговая синергетическая трактовка
Комбинаторные, полимеризующиеся, агрегирующие Флуктуирую-щие (неравновесное состо-ние белка [7]) Каскадные, «периодичные» (ритмичные-?), «роботы» Структурные (опорные), в т.ч. полимеры
Примечание: * РААС - ренин-ангиотензин-альдостероновая система ф. - фактор
ФНО-альфа- фактор некроза опухолей альфа
ЭЦМ - экстрацеллюлярный матрикс
C1q - первый субкомпонент комплемента
MBP - манноза-связывающий белок
RISC - РНК-индуцированный сайленсинг комплекс
Геном только человека включает 25 тысяч бе-лок-кодирующих генов. Расписать данные белки в какую-то более-менее удачную систему - задача будущего. Представленное деление весьма примитивно и приближенно, но не позволяет путать и смешивать (однолинейно) белки, значимые для ор-ганизменного уровня (патологические отложения прионов, амилоидных белков в разных местах организма; альбумин, предотвращающий отек мозга /при гепатите - снижении онкотического давления/), и, к примеру, сугубо внутриклеточные.
Список литературы:
1. Ложкина А. Н. Метафизика в философии биологии и медицины. Попытка синтеза // Новые задачи современной медицины: материалы международной научной конференции. - Пермь: Меркурий, 2012. С. 13-24. http://www.moluch.ru/conf/med/archive/51/1616
2. Ложкина А.Н. Метафизический подход к иммунологии // Евразийский союз ученых. - 2016.
- Вып. 1 (22). - C. 99-103. http://euroasia-sci-ence.ru/wp-content/uploads/2016/04/euro 22 p5 7-201.pdf
3. Ложкина А.Н. От детерминизма к метафизике. Размерности некоторых форм в биологии (редукционистский подход) // Развитие современной науки: теоретические и прикладные аспекты. 2016. № 03. - C. 175-181. http://me-dia.wix.com/ugd/cb673c b3a971aae5234d91aa895b8 05db4338d.pdf
4. Barh D., Blum K., Madigan M. A. (ed.). OMICS: biomedical perspectives and applications. -CRC Press, 2016. - 584 p.
5. Kessel A., Ben-Tal N. Introduction to proteins: structure, function, and motion. - CRC Press, 2010. - 592 p.
6. Whitford D. Proteins: structure and function.
- John Wiley & Sons, 2013.
7. Terazima, M., Kataoka, M., Ueoka, R., & Okamoto, Y. (Eds.). Molecular science of fluctuations toward biological functions. - Springer, 2016. - 269 p.
