Биосинтез белка кратко и понятно

Матричный характер реакции биосинтеза

Термин «матрица» употребляется, когда речь идет об отливке или повторения формы монет, медальонов, типографского шрифта. Форма для отливки точно копирует все детали, не упуская ни малейшей мелочи и не допуская лишних фрагментов. Матричный синтез похож на этот процесс: новые молекулы белка создаются по плану, который заложен в структуре ДНК.

Реакции матричного синтеза позволяют сохранять определенную последовательность мономерных звеньев в полимерной, длинной цепочке белка. Роль матрицы выполняет ДНК, информация с которой попадает на и- РНК. Полученные мономеры «сходят с конвейера» и собираются в одно место в клетке. За счет катализаторов, ускоряющих процесс, он проходит быстро и четко, без сбоев.

Расположение нуклеотидов ДНК и аминокислот белка в строгой последовательности, помогает фиксировать их на матрице, а затем собирать в белковую макромолекулу, «сшивая» определенные участки. Готовый полимер сходит с матрицы, и начинается синтез новой молекулы. 

Важно! Благодаря матричному синтезу возможно воспроизведение себе подобных клеток и организмов. Он помогает сохранять уникальный наследственный материал каждого организма

Виды белков

Виды белков бывают следующие:

1. Белки куриных яиц. Они усваиваются лучше всего и считаются эталонными. Всем известно, что яйца включают белок, который почти на 100 % состоит из альбумина, и желток.
2. Казеин. При попадании в желудок вещество превращается в сгусток, который долгое время переваривается. Это обеспечивает невысокую скорость расщепления белка, что провоцирует стабильное снабжение организма аминокислотами.
3. Белки молочной сыворотки. Такие компоненты расщепляются быстрее всего. Уровень аминокислот и пептидов в крови увеличивается уже в течение 1 часа после употребления таких продуктов. При этом кислотообразующая функция желудка остается неизменной.
4. Соевые белки. Такие вещества имеют сбалансированный состав важных аминокислот. После употребления подобных продуктов снижается содержание холестерина. Потому такую пищу стоит есть людям с лишним весом. При этом главным минусом соевых белков считается наличие ингибитора пищеварительного фермента трипсина.
5. Растительные белки. Такие вещества усваиваются человеческим организмом достаточно плохо. Их клетки обладают толстыми оболочками, которые не поддаются влиянию пищеварительного сока. Также проблемы с усвоением обусловлены наличием ингибиторов пищеварительных ферментов в отдельных растениях.
6. Рыбный белок. Изолят рыбного белка достаточно медленно расщепляется до состояния аминокислот.

Элонгация, как середина процесса

Элонгация — это цикл из 3 этапов, которые повторяются:

• Присоединение новой аминоацил-тРНК в А-участок в соответствии с тем кодоном, который туда попал. Антикодон тРНК комплементарно взаимодействует с кодоном в мРНК. 
• Образование пептидной связи с перевешиванием растущего пептида с тРНК в Р-участке на новопришедшую аминоацил-тРНК в А-участке. Большая субъединица рибосомы выступает катализатором, главную роль в процессе играет рибосомная РНК (рРНК). Это носит название транспептидации («перевешивания пептида»). Катализатором является рРНК, поэтому ее иногда считают РНК-ферментом — рибозимом.
• Транслокация — рибосома делает один шаг на триплет в сторону 3′-конца мРНК. Всё, что находилось в А-участке, попадает в Р-участок, а А-участок теперь пустой и ждет присоединения новой аминоацил-тРНК. Круг замкнулся. 

Свойства белков

Для белков характерны следующие свойства:

1. Различная растворимость в воде. Белковые элементы, которые растворяются, приводят к формированию коллоидных растворов.
2. Гидролиз. Под влиянием ферментов или растворов минеральных кислот разрушается первичное строение белка и формируется смесь аминокислот.
3. Денатурация. Под этим термином понимают частичное или полное разрушение структуры белковой молекулы. Этот процесс может происходить под воздействием разных факторов – повышенных температур, растворов солей тяжелых металлов, кислот или щелочей, радиоактивного излучения, отдельных органических веществ.

Биосинтез белка — кратко о процессе

Из всех реакций пластического обмена он имеет наибольшую значимость.

Биосинтез белка — процесс, протекающий в живых клетках. Состоит из нескольких стадий синтеза и созревания белков. Часть процесса экспрессии генов.

Основных этапов в биосинтезе можно выделить два:

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

• Синтез полипептидной цепи из аминокислот. Он происходит на рибосомах с участием молекул матричной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) и транспортной рибонуклеиновой кислоты (тРНК), отвечающей за трансляцию. Во время синтеза происходит реализация генетической информации.
• Посттрансляционные модификации полипептидной цепи. Это ковалентные химические модификации белка после синтеза. Её задача — увеличение разнообразия белков в клетке. 

Механизм биосинтеза белка в настоящее время полностью не изучен. Наука постоянно получает новые данные, которые не только уточняют, но и зачастую даже меняют представления по поводу сущности этого сложного биологического процесса.

Что такое белки

Белок (протеин) — высокомолекулярное органическое соединение, которое состоит из цепочки альфа-аминокислот, объединенных пептидными связями.

Состав белков диктуется генетическим кодом живого организма, а их функции в клетке весьма разнообразны:

• белки-ферменты — катализаторы биохимических реакций;
• структурная функция для поддержания формы клеток;
• участие в передаче сигнала в клетке при имунном ответе и в клеточном цикле и др.

Между собой белки могут объединяться в сложные комплексы, например фотосинтетический. Также они являются необходимым элементом питания животных и человека, потому что без них в организм не поступят все необходимые для его правильного функционирования аминокислоты, которые называются «незаменимые».

Процесс биосинтеза сопровождается большими затратами энергии, особенно много ее нужно для трансляции.

Большинство белков синтезируются по матричному механизму, в ходе которого полностью воспроизводится первичная структура белка, то есть последовательность остатков мономеров (нуклеотидов или аминокислот).

Чем еще занимается DeepMind

Компанию DeepMind основали в 2010 году Демис Хассабис, Шейн Легг и Мустафа Сулейман.

Демис Хассабис — вундеркинд, выпускник Кембриджа, Гарварда и MIT. Пятикратный чемпион всемирных интеллектуальных игр, победитель международных шахматных турниров, разработчик игр. С 2018 года он передал основные управленческие задачи Лайле Ибрагим, чтобы посвятить половину своего времени исследованиям.

Они хотели заниматься разработками в области ИИ, используя междисциплинарный подход, то есть, объединяя достижения в области машинного обучения, нейробиологии, инженерии, математики, моделирования и вычислительной инфраструктуры. Все эти эксперты работают в рамках научного центра DeepMind, которым руководит Пашмит Коли — бывший директор Microsoft Research. были Horizons Ventures и Илон Маск. В 2014 компанию купила Google, сумма сделки оценивается от $400 млн до $650 млн.

Особых успехов DeepMind добилась в области игр, где в качестве соперника выступал ИИ. Самая известная — AlphaGo, которой удалось победить лучших игроков в Го в мире.

Документальный фильм об AlphaGo

Другая система — AlphaZero — умеет играть в Го, сеги и шахматы. Нейросети, созданные DeepMind, используют обучение с подкреплением (RL, Reinforcement Learning): когда алгоритм непрерывно тренируется на миллионах комбинаций, запоминая наиболее успешные.

ИИ от DeepMind сочиняет и исполняет свою музыку в режиме реального времени

Также компания создала нейросеть WaveNet, способную синтезировать голос и музыку. Но пока что подобные алгоритмы слишком несовершенны.

Еще один прорыв — DNC, дифференцируемые нейронные компьютеры. В них нейросети объединены с системами памяти для создания машин. В результате они обладают динамической памятью, то есть, хранят и обрабатывают данные как мощные компьютеры.

Так устроена работа DNC

Это позволяет системам отвечать даже на те запросы, которые предполагают использование сложных структурированных данных: например, найти оптимальный маршрут на схеме метро или определить родственные связи на основе родословной. С помощью специального контроллера, аналогичного процессору, системы сами оптимизируют и перераспределяют память, если в хранилище не хватает места.

Генерирующая сеть запросов (GQN) — система, которая учит нейросети воспринимать окружение, осмысливая наблюдения за окружающим миром. Дело в том, что мы, воспринимая что-либо зрением, опираемся на имеющиеся представления о предметах и бессознательно достраиваем и преобразуем картинку. Нейросети воспринимают только то, что видят, и поэтому их нужно дополнительно обучить недостающим данным.

Подразделение DeepMind Health обвиняли в том, что она незаконно хранит данные, которые получила с помощью Google от Национальной службы здравоохранения Великобритании в 2016 году.

В 2016 году DeepMind и Google разработали систему рекомендаций на основе ИИ, которая помогает экономить энергию в центрах обработки данных Google и снизить вредные выбросы.

В сотрудничестве с с офтальмологической клиникой Moorfields NHS Foundation Trust DeepMind запустили проект, который призван помочь в лечении диабетической ретинопатии и возрастной дегенерации желтого пятна (ВДЖП). Это может предотвратить до 98% случаев за счет ранней диагностики на базе машинного обучения.

В DeepMind также действует стипендиальная программа, которая направлена на поддержку студентов из малообеспеченных семей. Они получают возможность учиться в ведущих университетах и работать с исследователями и инженерами DeepMind.

Но главной заслугой DeepMind считаются не отдельные проекты, а общий вклад в продуктивность разработок в области ИИ. В последние годы в этой сфере ведется множество разработок, задействованы сотни лучших исследователей, но все это не дает фундаментальных сдвигов. То же происходит и с другими наукоемкими областями — такими, как фармацевтика и биомедицина. Здесь исследования обходятся в миллиарды, и никто не хочет ими рисковать. При этом средняя отдача инвестиций составляет около 3,2%. На этом фоне прорывы, которые совершает DeepMind, дают надежду на успешный симбиоз ИИ и науки.

Подписывайтесь также на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Что такое инициация, описание

Первый пункт процесса обеспечивается специальными белками, которые называются факторы инициации. Основная цель — связать малую субъединицу рибосомы с мРНК. Есть особенности, как все протекает у эукариот и прокариот. 

Для возникновения инициации нужно еще наличие определённых нуклеотидных последовательностей в районе стартового кодона (у прокариот это последовательность Шайна-Дальгарно, у эукариот последовательность Козак).

• У прокариот рибосомы способны находить стартовый AUG-кодон и инициировать синтез на любых участках мРНК.
• У эукариот рибосомы как правило присоединяются к мРНК в области 5′-кэпа и только потом начинают искать на ней стартовый кодон. 

В отличие от прокариот, инициация трансляции у которых обеспечивается лишь 3 белковыми факторами, трансляция подавляющего большинства мРНК у эукариот требует как минимум 13 общих эукариотических факторов инициации.

Посттранскрипционные модификации

Основные пост-транскрипционные модификации пры-матричный РНК являются добавление колпачка из 7-метилгуанозина трифосфат в 5′ — конце и поли (А) хвост ( от 50 до 250  нуклеотидов из аденина ) на 3′ — конце, а затем сплайсинг , заключающийся в удалении интронов (сегментов гена , не кодирующих полипептид), разделяющих экзоны (которые сами кодируют ). Это соединение может быть переменным ( альтернативное соединение ).

Структура типичной эукариотической информационной РНК , включающей кэп , 5′-нетранслируемую область, кодирующую область между стартовым кодоном и стоп-кодоном , 3′-нетранслируемую область и поли (A) .

( FR) ДНК являются транскрибируются в РНК , которые, в эукариоте , является сплайсингом в матричный РНК .

Затем можно транслировать информационную РНК .

Усваиваемость белка

При употреблении таких веществ, стоит помнить о чувстве меры. Избыточное количество белков представляет определенную опасность. Они с трудом перевариваются и могут вызвать нарушения пищеварительных функций.

Проблемы с усвоением белков могут возникать в следующих ситуациях:

1. Избыточное количество белка за 1 прием пищи. За 1 прием организм не может усвоить больше 35 г белков. Помимо этого, избыток таких веществ отрицательно влияет на пищеварительные функции. Организм не способен переварить большое количество протеинов. Как следствие, неусвоенная часть начинает гнить в пищеварительных органах. Это провоцирует запоры, увеличение ацетона и нарушения в работе поджелудочной железы.
2. Систематическое переедание. Диетологи советуют придерживаться принципов дробного питания – 4-5 раз в день. Это помогает лучше переваривать пищу, в том числе и белки.
3. Употребление большого количества трудноперевариваемых белков. Протеины могут усваиваться в разном объеме. Есть белки, которые легко перевариваются. Однако существуют и трудноперевариваемые продукты. Эталоном белковой пищи считаются куриные яйца. Также к легким белкам относят нежирные кисломолочные продукты, куриное филе, кролика.
4. Исключение жиров. Безусловно, жирные продукты содержат большое количество калорий и с трудом усваиваются. Однако полностью отказываться от них не следует. Это чревато гормональными нарушениями, ухудшением состояния волос и кожи. Также исключение жиров провоцирует нарушение процесса переваривания белков. Чтобы обеспечить эффективную работу печени и выведение продуктов синтеза белка, стоит включать в рацион желчегонные жиры. Они присутствуют в оливковом и кунжутном маслах.
5. Дефицит жидкости. Нарушение питьевого режима провоцирует разные проблемы, включая ухудшение усвоения белка. В сутки человек должен пить 30-40 мл воды на 1 кг массы тела. В жаркую погоду или при серьезных физических нагрузках норма дополнительно повышается на 500-800 мл.
6. Неправильные дополнения к белкам. Чтобы протеины усваивались максимально хорошо, их рекомендуется сочетать с овощами. В такой пище присутствуют ферменты и клетчатка. Это облегчает переваривание белков.

В чем состоят трудности синтеза белков

Метод Мэрифилда, названный твердофазным, или гетерогенным, сразу же был принят на вооружение химиками всего мира. Однако уже через короткое время стало ясно: новый метод вместе с крупными достоинствами имеет и ряд серьезных недостатков.

По мере роста пептидных цепей может случиться так, что в какой-то из них окажется пропущенным, скажем, третий «этаж» — третья по счету аминокислота: ее молекула не дойдет до места соединения, застряв где-нибудь по дороге в структурных «дебрях» твердого полимера. И тогда, даже если все остальные аминокислоты, начиная с четвертой, выстроятся в должном порядке, это уже не спасет положения. Полученный полипептид по своему составу, а следовательно, и по своим свойствам не будет иметь ничего общего с получаемым веществом. Произойдет то же самое, что и при наборе телефонного номера; стоит пропустить одну цифру — и нам уже не поможет тот факт, что все остальные мы набрали правильно. Отделить же такие ложные цепи от «настоящих» практически невозможно, и препарат оказывается засоренным примесями. Кроме того, оказывается, что синтез нельзя вести на какой угодно смоле — ее нужно тщательно подбирать, так как свойства растущего пептида зависят в какой-то мере от свойств смолы. Поэтому ко всем этапам синтеза белка необходимо подходить максимально тщательно.

Биосинтез белка и нуклеиновых кислот

Биосинтез белка представляет собой вариант пластического обмена, при котором наследственная информация, собранная в ДНК, реализуется в форме конкретной белковой молекулы. Полученная генетическая информация проявляется в признаках организма за счет специфичных белков.

Белок синтезируется в цитоплазме на рибосомах и этот процесс называется трансляцией. Последовательность процесса биосинтеза белковой молекулы выглядит следующим образом:

1. Аминокислоты «приносят» к рибосомам транспортные РНК.
2. Рибосома передвигается по информационной РНК, останавливаясь и смещаясь на новый триплет при подходе новой аминокислоты.
3. Аминокислоты расположены таким образом, чтобы между ними образовалась пептидная связь. Благодаря этому постепенно собирается полипептид.
4. Синтез идет до того момента, пока рибосома не достигнет стоп-кодонов. Готовый полипептид переходит в цитоплазму.
5. На одной и-РНК работает группа рибосом, из которых формируется полисома. Благодаря полисоме синтезируются полипептидные цепочки одинакового строения.

К сведению: Скорость биосинтеза белковой макромолекулы большая. У высших животных в 1 мин формируется до 60 тыс. новых цепочек полипептида, соединенных в конкретной последовательности. Из 20 аминокислот создаются комбинации в больших количествах за счет разной длины и последовательности.

Генетическая информация надежно хранится в каждой клетке, участвуя в создании важной и основной структуры – белка, который отвечает за ход метаболизма. Синтез белка – сложный и четко отлаженный процесс, благодаря которому люди обладают общими и отличительными чертами

Смотри также:

• Генетическая информация в клетке
• Гены, генетический код и его свойства
• Клетка – генетическая единица живого. Хромосомы, их строение (форма и размеры) и функции. Число хромосом и их видовое постоянство. Соматические и половые клетки.

Продукты богатые белком

Существует довольно много источников таких элементов. Животные продукты богатые белком, бывают следующие:

1. Куриное мясо. 100 г продукта включает около 20 г белков. При этом такое мясо почти не содержит жира. Это актуально для людей, которые контролируют свой вес или занимаются спортом.
2. Рыба. Самыми ценными источниками белка считаются тунец и лосось. Помимо этого, в продуктах имеются ценные кислоты омега-3, которые обеспечивают стабилизацию функций сердца и улучшают настроение.
3. Свинина. В зависимости от жирности мяса в 100 г продукта может присутствовать 11-16 г белков. Также свинина включает витамины группы В.
4. Яйца. В 1 яйце присутствует 6 г белка. Также продукт включает витамин В12 и холин.
5. Говядина. На 100 г продукта приходится 19 г белков. Также говядина включает железо, карнитин и креатин

К растительным источникам белков стоит отнести следующее:

1. Бобовые. Эти продукты включают большое количество белков. 100 г гороха содержит 23 г этих компонентов, а в сое присутствует 34 г белков.
2. Орехи. Они представляют собой ценные источники белков и включают ненасыщенные жирные кислоты.
3. Грибы. Эти продукты включают 2-5 % белков от общего количества. При этом есть сведения, что пищевые компоненты из грибов усваиваются с большим трудом.
4. Гречка. В 100 г продукта присутствует 13 г белков. В гречке нет глютена, потому она вызывает аллергических реакций. При этом крупа включает фитонутриенты, которые сказываются на выработке инсулина и восстанавливают метаболизм.

Функции белков

 Рассмотрим детальнее ряд важных функций белков:

1. Строительная. Такие вещества принимают участие в формировании клеток и внеклеточных элементов. Они присутствуют в составе мембранклеток, сухожилий, волос.
2. Транспортная. Белковый компонент крови, который называется гемоглобином, присоединяет кислород и распространяет его в разные ткани и органы. После чего обратно переносит углекислый газ.
3. Регуляторная. Гормоны белкового характера участвуют в обменных процессах. Инсулин отвечает за регуляцию содержания глюкозы в крови, обеспечивает выработку гликогена, повышает трансформацию углеводов в жиры.
4. Защитная. При попадании в организм инородных объектов или микроорганизмов вырабатываются особенные белки – антитела. Они помогают связать и нейтрализовать антигены. Фибрин, который вырабатывается из фибриногена, останавливает кровотечения.
5. Двигательная. Существуют особые сократительные белковые элементы. К ним относят актин и миозин. Эти веществаобеспечивают сокращение мышечных тканей.
6. Сигнальная. В поверхностной клеточной мембране присутствуют белковые молекулы, которые могут менять третичную структуру под влиянием внешних факторов. Это помогает принимать сигналы извне и передавать в клетку команды.
7. Запасающая. У животных белковые вещества обычно не запасаются. К исключениям относят яичный альбумин и казеин, который присутствует в молоке. При этом белки способствуют скоплению определенных веществ. Распад гемоглобина приводит к тому, что железо не выводится, а сохраняется. Благодаря этому формируется комплекс с ферритином.
8. Энергетическая. Распад 1 г белка сопровождается синтезом 17,6 кДж энергии. Вначале белковые элементы распадаются до аминокислот, а затем – до конечных продуктов. В результате вырабатывается вода, аммиак и углекислый газ. При этом белки применяются в качестве источника энергии лишь в том случае, если остальные – израсходованы.
9. Каталитическая. Это одна из наиболее важных функций белковых элементов. За нее отвечают ферменты, которые активизируют биохимические процессы в клеточных структурах.

Сворачивание белков

Показывает процесс сворачивания полипептидной цепи от ее первоначальной первичной структуры до четвертичной структуры.

После завершения синтеза полипептидной цепи полипептидная цепь сворачивается, принимая определенную структуру, которая позволяет белку выполнять свои функции. Основная форма белковой структуры известна как первичная структура , которая представляет собой просто полипептидную цепь, то есть последовательность ковалентно связанных аминокислот. Первичная структура белка кодируется геном. Следовательно, любые изменения в последовательности гена могут изменить первичную структуру белка и все последующие уровни структуры белка, в конечном итоге изменяя общую структуру и функцию.

Первичная структура белка (полипептидная цепь) может затем складываться или скручиваться, образуя вторичную структуру белка. Наиболее распространенные типы вторичной структуры известны как альфа-спираль или бета-лист , это небольшие структуры, образованные водородными связями, образующимися внутри полипептидной цепи. Затем эта вторичная структура сворачивается, образуя третичную структуру белка. Третичная структура — это общая трехмерная структура белков, которая состоит из различных вторичных структур, складывающихся вместе. В третичной структуре ключевые особенности белка, например активный центр, складываются и формируются, что позволяет белку функционировать. Наконец, некоторые белки могут принимать сложную четвертичную структуру . Большинство белков состоит из одной полипептидной цепи, однако некоторые белки состоят из нескольких полипептидных цепей (известных как субъединицы), которые сворачиваются и взаимодействуют, образуя четвертичную структуру. Следовательно, весь белок представляет собой комплекс из нескольких субъединиц, состоящий из нескольких субъединиц полипептидной цепи, например гемоглобина .

Синтез мышечного белка после еды (постпрандиальный)

Cuthbertson et al. (5) применили метод эугликемического введения инсулина для выяснения различий дозозависимого влияния потребления аминокислот и гормонального воздействия на уровень синтеза мышечного белка у молодых и пожилых людей. Было показано, что потребление 40 г незаменимых аминокислот (эквивалент примерно 100 г высококачественного белка) не оказывает влияния на уровень синтеза белка у пожилых людей, в противоположность молодым (5). Интересно отметить, что стимуляция уровня синтеза была максимальной после потребления 10 г незаменимых аминокислот у молодых людей (5). Эти данные свидетельствуют, что стимуляция синтеза мышечного белка после приёма аминокислот существенно ухудшается с возрастом (снижается чувствительность к белковой нагрузке по сравнению с молодыми людьми).

Рис. 2. Потребление белка стимулирует белковый синтез. 

Тем не менее, множество вторичных факторов на пути от потребления белка до стимуляции синтеза может влиять на ситуацию, приводя по мере старения к анаболической резистентности.

Какой механизм лежит в основе снижения чувствительности к потреблению аминокислот или пищевого белка при старении? Нарушение усвоения белка и абсорбции аминокислот, ограничивающее проникновение аминокислот пищи в кровоток, является предположительным механизмом, который отвечает за понижение уровня синтеза белка после приёма пищи у пожилых людей (1). Более того, обнаружено, что спланхнический регион задерживает значительную часть потребляемых аминокислот после абсорбции кишечником у пожилых, но не у молодых людей (1,33). Это значит, что у пожилых людей меньше аминокислот может быть доступно для синтеза белка. Кроме того, есть доказательства понижения инсулинозависимого вовлечения капилляров и ограничение перфузии мышечных тканей после еды, что, в конечном счёте, уменьшает доставку аминокислот и возможно несёт ответственность за анаболическую резистентность мышц при старении (9,27,31). Например, Timmerman et al. (31) показали, что фармакологическое воздействие на кровообращение (приём нитропруссида натрия) во время введения инсулина улучшает микроциркуляцию и повышает уровень синтеза мышечных белков у пожилых людей.

Различия деятельности транспортёров аминокислот и последующего поглощения аминокислот мышцами между молодыми и пожилыми людьми может стать очередным местом возможных нарушений после потребления пищи (6). Предполагают, что активность определённых транспортёров аминокислот является связывающим звеном между постпрандиальной доступностью аминокислот и постпрандиальным синтезом мышечного белка. До сих пор влияние резких изменений экспрессии мРНК и белков этих транспортёров не текущую способность к транспорту аминокислот требует уточнения на человеческой модели. Фактически показано, что изменения экспрессии мРНК отдельных транспортёров аминокислот не зависят от концентрации циркулирующего лейцина (4,6) – переменной, которая рассматривается как важный модулятор синтеза мышечного белка после приёма пищи у стариков (24,35). «Мишень рапамицина у млекопитающих», комплекс 1 (mTORС1) действует как фундаментальное место интеграции анаболических сигналов, стимулирующих синтез мышечных белков скелетных мышц человека. Cuthbertson et al. (5) продемонстрировали, что концентрация белка mTORC1 и следующая цель в сигнальном пути p70S6K, отличается у здоровых молодых и пожилых людей. Различия в ключевых регуляторных белках могут обуславливать понижение способности аппарата синтеза мышечных белков «чувствовать» сигналы пищевых веществ в стареющих мышцах (5).

Другие исследователи сообщали о замедлении фофорилирования p70S6K в скелетных мышцах в ответ на внутривенное введение инсулина и аминокислот у пожилых людей по сравнению с молодыми, что может стать основой объяснения механизма возрастной анаболической резистентности (15)

Разумеется, любая корреляция между единичными измерениями уровня фосфорилирования анаболических сигнальных молекул и динамическими измерениями постпрандиального синтеза белка в мышцах может быть простым совпадением и к этим данным необходимо относиться с крайней осторожностью (13). Учитывая, что существует возрастное нарушение анаболических сигналов, эти наблюдения могут просто быть следствием вышеупомянутых проблем, вторичными процессами по отношению к доступности аминокислот для мышц

В целом, очевидно, что существуют различные процессы на разных уровнях, которые могут способствовать развитию возрастной анаболической резистентности.

Что случилось

Прогнозирование сворачивания белков — главная задача на пути понимания того, как тяжелые заболевания распространяются и влияют на организм человека. Решив ее, медики смогут точно предсказать и блокировать распространение инфекции или исправлять ошибки в сворачивании, которые приводят к нейродегенеративным и когнитивным расстройствам.

Средняя точность моделирования сворачивания белка

Чтобы в точности смоделировать процесс, нужны огромные объемы данных и вычислительные мощности, аналогичные 200 графическим процессорам. Искусственный интеллект AlphaFold от DeepMind за несколько дней вычислений может предсказать, как аминокислотные последовательности сложатся в объемные белковые структуры, с точностью до атома. Для этого алгоритм нейросети обучили на 170 тыс. последовательностях белков и их форм.

Прорыв DeepMind открывает новые возможности для открытий в медицине и разработки жизненно важных лекарств. Это актуально в разгар пандемии коронавируса: с помощью ИИ удалось определить структуру нескольких белков SARS-CoV-2 и выявить, какие изменения происходят после попадания их в организм. Это поможет в разработке противовирусных препаратов.

Выводы

В обзоре рассматривалось множество факторов, которые могут быть причастны к возрастной анаболической резистентности синтеза мышечных белков после приёма пищи (Рис. 2). Тем не менее, эти факторы могут практически не различаться, когда принимается достаточное количество белка (20,26). Кроме того, мы полагаем, что снижение уровня привычной физической активности создаёт предпосылки для проявления анаболической резистентности у пожилых людей. Увеличение объёма физической активности в старости приводит к повышению уровня синтеза мышечных белков (26) и, таким образом, способствует здоровью. В дополнение к этому, мы получили подтверждение наших предположений, что количество (25), источник белка (18,24) и время суток (14), когда потреблялся белок, дополнительно влияют на амплитуду стимуляции уровня синтеза мышечного белка после приёма пищи, способствуя увеличению количества белков мышц.

Тем не менее, недостатки исследований, ограничивают наше понимание регуляции поддержания мышечной массы

Важно признать, что основные данные относительно постпрандиального синтеза мышечного белка были получены после однократного приёма пищи натощак (утром). Наши представления ограничены относительно того, как на анаболический ответ влияют предыдущие приёмы (приём) пищи, и существуют ли различия в регуляции при совместном потреблении углеводов и жиров

Более того, базальная постабсорбтивная регуляция синтеза мышечного белка связана с отзывчивостью постабсорбтивного уровня синтеза мышечного белка, но механизмы, лежащие в основе этих взаимодействий, ещё предстоит выяснить. Привычная физическая активность и достаточное потребление белка имеют решающее значение для поддержания постабсорбтивного уровня синтеза мышечных белков и обеспечения надлежащей анаболической отзывчивости в ответ на приём пищи. Следовательно, изменение образа жизни – сочетание увеличения физической активности с нормализацией питания способно компенсировать возрастную потерю мышечной массы и функции, что имеет решающее значение для поддержания здорового и ни от чего не зависящего образа жизни.

Заключение

Питательные вещества оказывают сильный эффект на синтез белка, и процесс роста мышц. Выбор правильного времени для приема пищи может привести к прогрессу в ваших тренировках. В то время как нет никакого идеального решения, и одна рекомендация не подходит для всех — что зависит от индивидуальной чувствительности к инсулину, обмена веществ, строения типа тела, и цели — мы определили общие для вас стратегии потребления нутриентов, основанные на последних научных исследований, которые могут быть легко адаптированы для удовлетворения потребностей каждого атлета. Используйте их в качестве шаблона для максимального синтеза белка и максимального роста.