Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Все белки: БЕЛКИ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание

Белок — все статьи и новости

Белок — сложное органическое вещество, которое состоит из 20 аминокислот, связанных между собой пептидной связью, и является особенно значимым для процессов жизнедеятельности любого организма. Белки, например, управляют экспрессией генов — процессом, в ходе которого наследственная информация от генов преобразуется в РНК или белок. Поэтому другое название этих соединений — протеины, что в переводе с греческого означает «первый» или «главный». Свое русское наименование белки получили по веществу, обнаруженному в птичьих яйцах, которое при нагревании имеет свойство сворачиваться в массу белого цвета.

В живом организме среди всех имеющихся соединений больше всего именно аминокислотных. К настоящему моменту ученые смогли исследовать примерно 3 млрд белков, в человеческом организме удалось зафиксировать около 50 тысяч. Весь обнаруженный массив было принято делить на группы по различным признакам. Белки, напоминающие своей формой шар, называют глобулярными, а те, которые больше походят на вытянутую нить, — фибриллярными. По выполняемым в организме функциям данные соединения делятся на структурные, придающие клеточным тканям специальную форму; каталитические, или ферменты, ускоряющие биохимические реакции; регуляторные, к которым относится большинство гормонов, поддерживающих в организме необходимый баланс; защитные, которые способны узнавать и при необходимости атаковать чужеродные тела (к этой группе относятся белки, участвующие в процессе свертывания крови). Важным источником белков, не синтезируемых в человеческом организме, являются продукты животного происхождения.

Изучение белков ведется с конца XVIII века. Мощный рывок в биохимических исследованиях был сделан во второй половине XIX столетия, когда Теодор Шванн и Жан Корвизар установили, что белки образуются из аминокислот. Среди отечественных ученых особых высот в изучении белков достиг Владимир Энгельгардт. Ему принадлежат работы об антиферментах, свойствах гемоглобина и методов консервирования крови.

Источник картинки: http://wb.md/1oNaFaj

«Спутник V», «Эпиваккорона», «Ковивак», «Спутник Лайт». Что известно о российских вакцинах

Началась вакцинация препаратом «Ковивак», разработанным Центром им. М.П. Чумакова. Это третья вакцина, одобренная для применения в России, — после «Спутника V» от Центра эпидемиологии и микробиологии имени академика Гамалеи и «Эпиваккороны» от Центра «Вектор». Четвертой зарегистрированной в стране вакциной стал «Спутник Лайт», поступить в гражданский оборот он может уже в июне.

Все вакцины получили регистрацию в экстренном порядке, до окончания третьей фазы клинических исследований, — в связи с положительными результатами первых двух. Сейчас только вакцина «Спутник V» прошла все четыре стадии исследований: одну доклиническую (на животных) и три клинических (на людях). «Эпиваккорона» уже проходит третью фазу, а разработчики «Ковивака» набирают добровольцев для ее начала. Кроме того, 19 февраля начались международные клинические испытания препарата «Спутник Лайт», разработанного на базе вакцины от Центра им. Гамалеи. В них участвуют в общей сложности 6 тыс. добровольцев.

Чем отличаются и как работают вакцины

«Спутник V» — комбинированная векторная вакцина. Она состоит из двух доз, в составе которых находятся неспособные к размножению аденовирусы-векторы, которые доставляют в организм ген коронавирусного S-белка. После прививки клетки организма начинают производить этот белок, а иммунная система реагирует на него. Антитела к этому белку (точнее, к его рецептор-связывающему домену) считаются нейтрализующими, то есть препятствующими заражению.

«Эпиваккорона» — пептидная вакцина. В отличие от «Спутника V» она не несет в себе биологического агента и состоит из искусственно синтезированных коротких фрагментов вирусных белков (пептидов), через которые иммунная система обучается и в дальнейшем распознает и нейтрализует вирус.

«Ковивак» — это так называемая цельновирионная вакцина. В ее основе используется коронавирус SARS-CoV-2, который специально обработан так, что лишился своих инфекционных свойств, но при этом сохраняет способность вызывать иммунную реакцию. Она формирует комплексный иммунный ответ на все белки коронавируса, а не только на S-белок или его компоненты.

«Спутник Лайт» — это векторный препарат на основе аденовируса человека, который используется для транспортировки генетической информации коронавируса SARS-CoV-2. Вакцина является первым компонентом «Спутника V» и не требует введения второй дозы.

У «Спутника V» и «Эпиваккороны» интервал между инъекциями составляет три недели, а у «Ковивака» — две недели.

Эффективность и безопасность вакцин

Вакцина «Эпиваккорона» успешно прошла первую и вторую фазы клинических испытаний, а «Спутник V» — все три фазы. Публикации с результатами финальных испытаний «Спутника V» вышли в авторитетном научном журнале The Lancet. Результаты первой-второй фаз испытаний «Эпиваккороны» опубликованы в российском научном журнале «Инфекция и иммунитет».

Эффективность вакцины «Спутник V» составила 91,6%. Среди добровольцев старше 60 лет она оказалась еще выше — 91,8%. Антитела к коронавирусу после вакцинации российским препаратом были обнаружены у 98% добровольцев. Клеточный иммунитет сформировался у всех участников испытаний. Иммунитет после прививки оказался в 1,3–1,5 раза выше, чем после перенесенного заболевания.

У «Спутника V» также один из самых низких рисков серьезных побочных эффектов — 0,27% против 0,58% у вакцины Pfizer — BioNTech и 0,97% у разработки Moderna.

Аллергических реакций и анафилактического шока после вакцинации «Спутником V» зафиксировано не было.

Разработчики «Спутника V» утверждают, что после вакцинации двумя дозами препарата люди перестают быть разносчиками коронавируса. Но вопрос о ношении ими масок еще не решен.

О стопроцентной иммунологической эффективности «Эпиваккороны» в январе сообщила пресс-служба Роспотребнадзора. Оценки эффективности «Эпиваккороны» по данным исследований пока не опубликованы.

Разработчики вакцины «Ковивак» не раскрывали подробные данные о ее эффективности. По словам директора центра Айдара Ишмухаметова, эффективность в течение двух недель после введения второй инъекции вакцины составляет 70%, а к 21-му дню повышается до 90%. Статью об эффективности вакцины, как сообщает разработчик, стоит ждать в августе-сентябре.

Людям в возрасте 60 и более лет, вероятно, понадобится на одну дозу больше вакцины от коронавируса «Ковивак» — три, а не две, так как у них снижен иммунный ответ, сообщил генеральный директор Центра имени М.П. Чумакова. Это станет известно точно после проведения исследования эффективности вакцины для населения в возрасте 60+.

Все вакцины рекомендованы для лиц в возрасте от 18 до 60 лет. Расширение показаний к применению будет возможно после прохождения клинических исследований с участием добровольцев старше 60 лет и добровольцев с сопутствующими заболеваниями.

Продолжительность действия защиты вакцин неизвестна.

Выпуск препаратов

По состоянию на конец апреля в гражданский оборот поступило 16 млн доз «Спутника V», 1,3 млн доз «Эпиваккороны» и 120 тыс. доз «Ковивака».

Производство вакцин от коронавируса ориентировано в первую очередь на внутренний рынок.

По данным от 9 апреля, вакцина «Спутник V» также была одобрена к применению в 60 странах. Помимо России это Белоруссия, Аргентина, Боливия, Сербия, Алжир, Палестина, Венесуэла, Парагвай, Туркменистан, Венгрия, ОАЭ, Иран, Республика Гвинея, Тунис, Армения, Мексика, Никарагуа, Республика Сербская (энтитет Боснии и Герцеговины), Пакистан, Монголия и другие.

Вакцинация

Прививочная кампания в России стартовала 5 декабря. Первыми получили возможность записаться на прививку те, у кого риск заражения выше в силу профессиональной деятельности: врачи, соцработники, работники торговли и сферы услуг, промышленности, транспортной сферы, СМИ и спорта.

18 января началась массовая вакцинация — для всех категорий граждан.

По данным, озвученным министром здравоохранения Михаилом Мурашко 27 мая, почти 17 млн россиян провакцинированы первым компонентом. Полностью прошли вакцинацию 10 млн человек, переболели коронавирусной инфекцией почти 4,8 млн.

Вакцинация добровольная и бесплатная для граждан России.

Противопоказания и побочные эффекты

Вакцины противопоказаны людям с гиперчувствительностью к какому-либо из их компонентов, склонностью к тяжелым аллергическим реакциям, беременным и кормящим грудью, а также людям в возрасте до 18 лет. Препарат от Центра «Вектор» противопоказан людям с первичным иммунодефицитом и злокачественными заболеваниями крови. При температуре выше 37°С вакцинацию не проводят. В инструкции к препарату от Центра им. Гамалеи также указано, что прием препаратов, угнетающих функцию иммунной системы, противопоказан как минимум за один месяц до и после вакцинации.

В инструкциях к вакцинам есть предупреждение, что с осторожностью следует вакцинироваться людям с хроническими заболеваниями печени и почек, выраженными нарушениями функции эндокринной системы (сахарным диабетом), тяжелыми заболеваниями системы кроветворения, эпилепсии, а также при инсультах и других заболеваниях центральной нервной системы, заболеваниях сердечно-сосудистой системы, аутоиммунных заболеваниях. В инструкции к вакцине от Центра им. Гамалеи в этом списке также указаны заболевания легких, астма, атопия и экзема.

При тяжелых реакциях на первый компонент вакцин второй вводить запрещается.

Побочными действиями вакцины от Центра «Вектор» указаны боль в месте введения и (часто) кратковременное повышение температуры не выше 38,5°С. В инструкции к препарату от Центра им. Гамалеи указаны такие возможные реакции, как гриппоподобный синдром (с ознобом, повышением температуры тела, артралгией, миалгией, астенией, общим недомоганием, головной болью), реже — тошнота, диспепсия, снижение аппетита, иногда — увеличение регионарных лимфоузлов.

После введения вакцины пациент должен находиться под наблюдением медицинских работников в течение 30 минут.

Вакцинация «Ковиваком» противопоказана при беременности и во время грудного вскармливания, так как эффективность и безопасность препарата в этот период не изучались. Выводы о возможности применения «Спутника V» беременным сделают в июне-июле.

К другим противопоказаниям применения «Ковивака» относятся тяжелые аллергические реакции, серьезные реакции после введения препарата на любую предыдущую вакцинацию в анамнезе (температура выше 40 градусов, гиперемия или отек более 8 см в диаметре) или таких осложнений, как коллапс или шокоподобное состояние, развившихся в течение 48 часов после вакцинации.

Парк приключений Дикие белки, Сокольниково: лучшие советы перед посещением

Ездили семьей с двумя детьми — сын 3 года и дочка 1 год.
Комплекс парков разделен на 3 части: парк развлечений, лабиринт и командные игры. Третья часть нам наверное пока не по возрасту. Выбирали между лабиринтом и парком развлечений. В части, где лабиринт есть ещё водные развлечения, но по фотографиям мне показалось, что там почти нет тени (а в жарищу без тени совсем не хотелось). Короче отдали предпочтение веревочному парку. В часть с лабиринтом вернемся в другой раз.
Веревочный парк очень понравился. Много однотипных развлечений вроде домиков на деревьях — все называются по-разному, но принцип один: забираешься по сетке (всё безопасно, сетки высокие, мелкого плетения, отпустить трехлетку одного даже мне припадочной мамане не было страшно) в домик на дереве (на высоту ~5-8 м по моим прикидкам), из домиков выходы: или по сетке вниз/или в другой домик, или по закрытой трубе как по горке вниз (спуск достаточно пологий, без экстрима), или по натяжной горке из спец.клеенки (более экстремально, подходит для детей постарше, ну а упитанные взрослые просто не слишком хорошо скользят по такой). Сын облазил все эти домики и по несколько раз, по началу всё пробовал вместе с отцом, потом уже спокойно залезал один и съезжал всегда по трубе.
Два варианта батутов: большой надувной, как огромный пузырь, и поменьше обычные спортивные батуты (но эти стоят на солнцепёке, мы туда не полезли). Мы напрыгались на большом.
Несколько вариантов натянутых высоко «плоских» сеток, по которым можно просто побегать (прыгать почему-то не рекомендуется, но кто ж это соблюдает) и покатать огромный надувной шар. Есть многоуровневая сетка-лабиринт, в одной из секций засыпан сухой бассейн из шариков. Вот там мы провели много времени все вчетвером и надолго. Даже годовалая дочка очень быстро адаптировалась, как там перемещаться и не падать, и бегала из секции в секцию резвее нас. Опять же, подчеркну — всё [выглядит] очень безопасно. Вот так чтобы вывалиться откуда-то куда-то — это изощриться надо.
Тарзанки, несколько вариантов. Не очень крутые спуски, но сына я не смогла отпустить одного (да он и не полез бы туда, забоялся). Муж прокатился пару раз. Многие катались с своими 3-4 летками в паре.
Не охватили мы и ещё несколько аттракционов, которые были не в тени: катание в роллерах (надувных колесах), вязанный лабиринт, экскаватор, гольф.
Посмотрели зооуголок: кролики, домашние птицы, козлята и бычки. В 16 козлят кормят и всех приглашают посмотреть.
Самый кайф для детей постарше (наши слишком мелкие, а мы сами недостаточно активны) идёт за отдельную плату: веревочный парк со страховкой. (Защитные шлемы и страховочные тросы выдают, проводят инструктаж). Вот там реально дети как дикие белки скачут с дерева на дерево по всем этим верёвкам. Надеюсь когда-нибудь и мне Гудвин отсыплет храбрости, чтобы отпустить туда моих подросших детей.
А дальше мы устали. Перекусить на территории парка развлечений только бутербродная (пирожки, чай/кофе, сок/вода), могут под заказ (от 20 минут) принести блюда из ресторана на территории лабиринта. А вообще это мы приехали неподготовленные, потому что есть зона с мангалами, и по всей территории разбросаны столики, чтобы посидеть и поесть.
Куча всяких мелочей типа качелей и гамаков.
Резюмируя — нам очень понравилось. Приехали около 13, уехали в 17.30 = 4 часа + полчаса на перекус нам хватило, чтобы почти везде вдоволь полазить.

Как белки, зайцы, ласки и горностаи на природных территориях Москвы готовятся к зиме

На московских природных территориях можно встретить диких животных, в том числе редких, которые активно готовятся к зиме. Специалисты Мосприроды рассказали, какие изменения происходят с некоторыми из них.

Белки

Уже почти все белки сменили рыжие летние шубки на серые с более пушистым и густым мехом. Происходит это так: вначале новые волоски появляются на мордочке и кисточках ушей, затем — на лапах и в самом конце — на спине и по бокам. Процесс обычно занимает до двух месяцев и заканчивается к концу ноября.

Для защиты от снега, морозов, зимних ветров и метелей белки чинят и утепляют свои гнезда шерстью животных, мхом и сухой травой. На одной жилплощади могут находиться до шести зверьков, хотя обычно это одиночные животные. Белки делают запасы из желудей, орехов, шишек — складывают их в своем доме или прячут в земле между корней деревьев. Также они любят сушеные грибы, которые заранее развешивают на веточки.

Отыскивая зимние припасы, белки создают настоящие тропы от дома до места кормежки и пользуются ими. После сытного завтрака они возвращаются в гнездо и спят до следующего утра.

Зайцы

В Москве встречается заяц-беляк и заяц-русак, оба вида занесены в городскую Красную книгу. Этих животных замечают в природно-исторических парках «Тушинский», «Москворецкий», «Кузьминки-Люблино», «Битцевский лес», «Измайлово», природном заказнике «Северный», Серебряном бору.

Линька у зайцев начинается в сентябре. Беляк на зиму меняет свой наряд — его шубка становится белого цвета, а шерсть русака всего лишь удлиняется по всему телу. У всех зайцев меняется шерсть на лапах: отрастают густые щеточки из меха, чтобы было проще передвигаться по снегу и рыть норы.

Заяц-русак замечен в Серебряном бору

Ласки

Самый маленький хищник Москвы занесен в Красную книгу столицы с третьей категорией редкости. В последние годы его замечали в природно-исторических парках «Кузьминки-Люблино», «Измайлово», «Битцевский лес», «Царицыно», заказнике «Долгие пруды», природном заказнике «Долина реки Сетунь», Крюковском лесопарке и на других природных территориях Москвы.

Обычно ласок увидеть сложно — животные очень осторожны и прячутся при появлении людей. Большую часть жизни они проводят в лабиринте проходящих в лесной подстилке мышиных нор, охотясь там. Заметить ласок чаще всего можно в конце зимы и в начале весны — их хорошо видно, потому что они еще не успевают сменить зимний окрас.

Теплой осенью линька у буро-коричневых ласок начинается в ноябре, а сырой или морозной — в октябре. К декабрю все животные адаптируются к холодам — их мех становится полностью белым.

Горностаи

Специалисты Мосприроды наблюдали горностаев в Бирюлевском дендропарке и природном заказнике «Долина реки Сетунь». Эти животные похожи на ласок, но крупнее и также внесены в Красную книгу Москвы.

Линька горностаев начинается в октябре — ноябре. В летнее время их бока, хвост, верхняя часть спины, лапки и верх головы коричневого цвета с оттенком бурого, кончик хвоста черный, а горло, лапки с внутренней стороны, подбородок и брюшко желтые с лимонным оттенком. К зиме короткая и густая шерсть горностаев полностью белеет, поэтому заметить животных на снегу можно лишь по черным бусинам глаз.

Ежи из Бутова и горностаи из Ясенева: как дикие животные готовятся к холодам Как белки в парках готовятся к зиме

Белки сравнили со Вселенной. Почему белковая цепь находит единственно верную укладку среди многих вариантов

Как сворачиваются белки

Каждая клетка нашего тела является фабрикой по производству белков. Часть из них производится для внутреннего пользования, для поддержания жизни клетки, а другая часть «идет на экспорт». Все свойства белковых молекул (в том числе способность изумительно точно катализировать превращения других молекул в клетке) зависят от пространственной структуры белка, причем структура каждого белка уникальна.

Пространственная структура образуется уникальной укладкой белковой цепи, состоящей из разных аминокислотных остатков (бусинок разных цветов — рис. 1). Последовательность аминокислот в цепи белка определяется его геномом и синтезируется рибосомой, после чего пространственная структура цепи формируется «сама собой» в ходе сворачивания белковой цепи, которая выходит из рибосомы еще практически неупорядоченной.

 

Образование уникальной белковой глобулы из неупорядоченной цепи (как и ее разворачивание) требует преодоления «барьера», имеющего вид нестабильной «полусвернутой» глобулы (рис.1). Источник: Алексей Финкельштейн.

 

Сворачивают эту цепь взаимодействия ее аминокислот, причем в одну и ту же структуру — как в организме, так и в пробирке. Разнообразие возможных укладок одной и той же цепи невообразимо велико. Но у заданной последовательности аминокислот есть, как правило, только одна стабильная («правильная») структура, которая и придает белку его уникальные свойства. Стабильна же она потому, что именно она обладает минимальной энергией.

Тот же принцип действует при образовании кристаллов: вещество приобретает ту структуру, энергия связей в которой минимальна.

Что общего у белка и Вселенной

Здесь перед учеными возник вопрос: как белковая цепь может спонтанно «найти» свою единственную стабильную структуру, если перебор колоссального числа всех вариантов (порядка 10100 для цепи из 100 аминокислотных остатков) занял бы времени больше, чем время жизни Вселенной. Этот «парадокс Левинталя», сформулированный полвека назад, был решен только теперь. Для его решения пришлось привлечь методы теоретической физики.

Кристаллы различных белков, выращенные на космической станции «Мир» и во время полетов шаттлов NASA. Источник: NASA Marshall Space Flight Center

 

Ученые из Института белка Российской академии наук (ИБ РАН) создали теорию скоростей образования пространственных структур молекул белка. Результаты работы были недавно опубликованы в журналах AtlasofScienceChemPhysChem и «Биофизика». Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Способность белков спонтанно формировать свои пространственные структуры за считаные секунды или минуты — давняя загадка молекулярной биологии.

В нашей работе представлена физическая теория, позволяющая оценить скорость этого процесса в зависимости от величины белков и сложности их устройства», — начинает рассказ о своей работе член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института белка РАН, руководитель гранта РНФ Алексей Финкельштейн.

«Давно известно, что белковая цепь приобретает свою уникальную структуру при одних условиях среды, а при других (например, при подкислении или подогреве раствора) эта структура разворачивается. На стыке этих условий уникальная структура белка находится в динамическом равновесии с развернутой формой его цепи, — продолжает он. — Процессы сворачивания и разворачивания там сосуществуют, их физика наиболее прозрачна. Поэтому мы сосредоточились именно на таких равновесных и квазиравновесных условиях — в отличие от других исследователей, которые как будто резонно (но ошибочно, как оказалось) полагали, что путь к тайне сворачивания белка надо искать там, где оно протекает наиболее быстро».

Развернуть белок — хорошее начало, но не выход

«Первый подход к проблеме Левинталя был разработан нами давно, — рассказывает Алексей Финкельштейн, — и заключался в следующем: так как теоретически проследить путь сворачивания белка очень трудно, нужно изучать процесс его разворачивания. Звучит парадоксально, но в физике существует принцип «детального равновесия», который гласит: любой процесс в равновесной системе протекает по тому же пути и с той же скоростью, что и обратный ему. И так как в динамическом равновесии скорости сворачивания и разворачивания одинаковы, мы рассмотрели более простой процесс разворачивания белка (ведь разломать проще, чем сделать) и охарактеризовали тот «барьер» (см. картинку 1), нестабильность которого определяет скорость процесса».

Следуя принципу детального равновесия, ученые из Института белка РАН оценили и «сверху», и «снизу» скорость сворачивания белков — как больших, так и маленьких, как с простой, так и со сложной укладкой цепи. Небольшие и просто устроенные белки сворачиваются быстрее (оценка скорости «сверху»), а большие и/или сложно устроенные — медленнее (оценка «снизу»). Значения всех остальных возможных скоростей сворачивания заключены между ними.

Однако не все биологи были удовлетворены полученным решением, так как, во-первых, их интересовал путь сворачивания (а не разворачивания) белка, а во-вторых, физический «принцип детального равновесия» был, по-видимому, им плохо понятен.

И работы продолжались: на этот раз учеными из ИБ РАН были произведены расчеты сложности сворачивания белка. Давно известно, что взаимодействия в белках связаны в основном с так называемыми вторичными структурами. Вторичные структуры — это стандартные, довольно крупные локальные «строительные блоки» белковой структуры, определяемые в основном локальными аминокислотными последовательностями в них. Количество возможных вариантов укладки таких блоков в структуру свернутого белка можно подсчитать, что и было сделано учеными из ИБ РАН. Число таких вариантов огромно — порядка 1010 (но далеко не 10100!) для цепи из порядка 100 аминокислот, и белковая цепь может, согласно теоретическим оценкам, «просканировать» их за минуты или — для более длинных цепей — за часы. Так была получена самая верхняя оценка времени сворачивания белка.

Регулярная вторичная структура – альфа-спираль. Источник: WillowW

 

Результаты, полученные двумя способами (т.е. при анализе и разворачивания, и сворачивания белка), сходятся и подтверждают друг друга.

«Наша работа имеет фундаментальное значение для конструирования в будущем новых белков для нужд фармакологии, биоинженерии, нанотехнологии, — заключает Алексей Финкельштейн.

— Вопросы скорости сворачивания белков актуальны, когда речь идет о предсказании структуры белка по его аминокислотной последовательности, а особенно — о дизайне новых, не встречающихся в природе белков».

«Что изменилось после получения гранта РНФ? Появилась возможность закупить новое современное оборудование и реактивы для работы (ведь наша лаборатория в основном экспериментальная, хотя я здесь рассказал только о нашей теоретической работе). Но главное: грант РНФ позволил специалистам заниматься наукой, а не искать подработку на стороне или в дальних краях», — говорит Алексей Финкельштейн.

Как белки завоевывают мегаполисы | Новости сибирской науки

У белок острый ум и хорошая память. Исходя из личного опыта, они способны быстро найти спрятанные орехи. Мастерски предугадывают поведение человека и быстро адаптируются к жизни в больших городах. Как белки завоевывают мегаполисы и почему там им лучше, чем в лесу, — в материале РИА Новости.

Острый ум и цепкая память
Наблюдая в течение двух лет, с июня 2012-го по апрель 2014-го, как белки делают тайники с припасами, ученые из Университета Калифорнии в Беркли пришли к выводу, что эти животные умеют группировать орехи по сортам и запоминают, что и где спрятано. Исследователи оснастили белок GPS-передатчиками и кормили орехами четырех сортов. Животные раскладывали различные виды орехов по разным схронам и всегда возвращались туда, где им давали бесплатную еду.

Так хорошо ориентироваться на местности и находить свои тайники белкам позволяет развитая пространственная память. С долгосрочной памятью, которая, кстати, есть не у всех зверей, у них тоже все в порядке. Как выяснили зоопсихологи из Эксетерского университета, белки помнят удачный прошлый опыт и могут успешно воспроизвести его в схожих обстоятельствах.

Ученые научили пятерых грызунов решать головоломки — чтобы получить лесной орех, они должны были нажимать на рычаг специального устройства. Обучение много времени не заняло, и если вначале белки тратили на выполнение задания восемь секунд, то потом — всего две секунды.

Подопытных оставили в покое на 22 месяца и снова предложили нажать на рычаг, чтобы достать орех. Тренированные белки после небольшого раздумья добывали угощение через три секунды. Если устройство меняло форму (из квадрата превращалось в треугольник), животные все равно быстро справлялись с поставленной задачей.

Объесть птиц, стащить еду у человека
Иными словами, белки не только способны довольно быстро понять, как добраться до корма (особенно если это угощение для птиц в специально защищенной кормушке), но и запоминают, что нужно делать в таких ситуациях. По оценкам британских ученых, грызуны крадут до половины еды в птичьих кормушках, заставляя пернатых менять пищевое поведение.

Исследователи из Института систематики и экологии животных СО РАН, наблюдавшие за популяцией белок в жилой и институтской зонах новосибирского Академгородка на протяжении сорока лет, отмечают, что число обитающих там грызунов значительно увеличивалось при наличии зимней подкормки птиц. Когда же пищи и кормушек становилось меньше, то и популяция белок резко сокращалась — иногда в двадцать раз.

«Белки, живущие в крупных городах, по поведению совершенно другие, чем обитательницы лесов. Они иначе взаимодействуют с человеком и могут корректировать свое поведение. Но они и физиологически отличаются от лесных сородичей. У них другое питание — еды больше, однако в рационе практически нет орехов. Грубо говоря, в лесу белке негде взять белый хлеб с маслом, а в городе и человек угостит, и на помойке найти можно», — объясняет Виктор Панов, кандидат биологических наук, зоолог из Новосибирска, специализирующийся на мелких грызунах и насекомоядных млекопитающих.

Ученый отмечает, что еще несколько десятилетий назад, когда холодильники были не во всех семьях и зимой многие хранили продукты за окном, белки часто опустошали эти импровизированные морозилки.

Урбанизированные белки-проказницы

Белки настолько приспособились к жизни в мегаполисах, что стали намного успешнее лесных сородичей, полагают исследователи из Университета имени Джона Кёртина. Грызуны способны правильно интерпретировать поведение человека по его позе и выражению лица.

Белки стараются избегать людей с домашними животными и маленькими детьми, но совершенно не боятся обычных прохожих. По мнению зоологов, они понимают, когда и где можно получить пищу без всякого риска. Поэтому создается впечатление, что городские белки — ручные.

Однако, предупреждают специалисты, это иллюзия. Белки — животные довольно агрессивные, среди них распространены инфантицид (убийство детенышей взрослыми самцами) и каннибализм. Причем это характерно для беличьих популяций в относительно сытые годы. При малейшей опасности со стороны человека животное пускает в ход острые когти и зубы — взрослая белка способна насквозь прокусить палец взрослого человека, не говоря уже о ребенке.

Специалисты не рекомендуют кормить белок с рук, так как они — разносчики инфекций. Кроме того, по словам Виктора Панова, эти грызуны могут быть разносчиками паразитов и инфекций. Так, два года назад в Великобритании обнаружили белок — носителей бактерий человеческой проказы.Горе-электрики и хорошие озеленители

«Для белок характерно обустраивать гнезда на деревьях. Но живущие в городах иногда селятся в обычных ящиках — главное, чтобы расстояние между досками было 20-30 сантиметров», — рассказывает Панов. Также белки могут делать гнезда в подвалах и на чердаках.

Кроме того, грызуны, любящие точить зубы о ветки деревьев, иногда используют в этом качестве электрические провода, из-за чего случаются короткие замыкания. По данным сайта Cyber Squirrel 1 («Кибербелка-1»), с 2013 года из-за белок электроэнергия и интернет отключались 1213 раз — вдвое больше, чем из-за птиц, которых часто обвиняют в порче линий электропередачи.

Впрочем, от белок не только вред, но и много пользы. Исследователи из Университета Торонто пишут, что за сезон одно животное успевает сделать около тысячи тайников с орехами и семенами. Только половину из этих схронов грызун использует по назначению — остальные прорастут и дадут жизнь новым деревьям.

Желтые глаза: болезнь или ничего страшного? Надо ли принимать меры?

Вы заметили, что белки ваших глаз пожелтели? Желтуха, чрезмерное употребление некоторых лекарств или другие заболевания, порой даже серьезные, могут вызывать пожелтение глаз.

В этой статье рассказывается все, что нужно знать о пожелтении глаз и о том, какие меры следует принимать.

Что вызывает пожелтение глаз?

  Склера (белочная оболочка глаза) всегда должна выглядеть белой. Если вдруг она краснеет или меняет свой цвет, необходимо обратиться к офтальмологу, чтобы выявить причину изменения цвета. 

Иктеричность (желтушность) конъюнктивы

Одной из причин изменения цвета глаз может быть иктеричность конъюнктивы. Это медицинский термин, используемый для пожелтения глаз. (Иногда для описания пожелтения глаз также используется термин «иктеричность склер» ).

Желтуха

В большинстве случаев желтые глаза являются симптомом желтухи: из-за повышения уровня пигмента билирубина, кожа и глаза меняют свой цвет. Хотя сама по себе желтуха не является заболеванием, она свидетельствует о том, что печень, желчный пузырь и желчные протоки не функционируют должным образом.

Чаще всего желтуха встречается у новорожденных. По данным Центров по контролю и профилактики заболеваний в США (CDC), примерно 60% всех новорожденных подвержены желтухе. Недоношенные младенцы подвержены повышенному риску, поскольку их печень еще не развилась в достаточной степени, чтобы выводить билирубин.

Желтуха значительно реже встречается у детей более старшего возраста или у взрослых. Если это произошло, то, как правило, подозревается наличие более серьезного заболевания, требующего лечения. Как и в случае с новорожденными, в первую очередь внимание стоит обращать на печень.

Легкие случаи желтухи новорожденных обычно проходят сами по себе. Только 1 ребенку из 20 может понадобиться специализированное лечение. В качестве стандартного лечения желтухи средней степени тяжести применяется свет (фототерапия), который снижает уровень билирубина, и ребенок обычно очень быстро выздоравливает.

Примечание. Изменение цвета глаз при желтухе не влияет на зрение.

Заболевания, ассоциированные с пожелтением глаз

Самые распространенные заболевания, которые могут вызвать пожелтение глаз:

  • Острый панкреатит, или инфекция поджелудочной железы

  • Некоторые виды злокачественных опухолей, включая рак печени, поджелудочной железы или желчного пузыря.

  • Гемолитическая анемия (врожденное заболевание крови), характеризующаяся недостатком эритроцитов в результате их преждевременного распада.

  • Малярия (инфекционное заболевание крови), передаваемое при укусах комарами.

  • Некоторые заболевания крови, которые влияют на выработку и жизненный цикл эритроцитов, например, серповидноклеточная анемия.

  • Редкие генетические заболевания, которые влияют на способность печени выводить билирубин.

Другие заболевания и лекарственные препараты, которые могут вызывать пожелтение глаз:

  • Аутоиммунные заболевания, которые поражают иммунную систему человека. Вирусы гепатита A, B, и C поражают клетки печени, вызывая острый (скоротечный) или хронический (длительный) гепатит и пожелтение глаз.

  • Обструктивная желтуха может возникнуть в том случае, когда один или несколько протоков, по которым желчь выводится из печени в желчный пузырь, перекрывается камнями в желчном пузыре. В результате нарушения оттока желчь всасывается в кровь. 

  • Цирроз, конечная стадия хронических заболеваний печени, когда происходит рубцевание, снижает способность печени отфильтровывать билирубин. Цирроз возникает в результате различных форм болезней печени, в т. ч. гепатита, неалкогольного стеатогепатита и хронического алкоголизма. Все эти заболевания вызывают пожелтение глаз.

  • Определенные лекарства, такие как отпускаемый без рецепта ацетаминофен (при избыточном употреблении) или отпускаемые по рецепту препараты типа пенициллина, оральные контрацептивы, хлорпромазин и анаболические стероиды, также могут привести к пожелтению глаз.

Пингвекула: Не совсем желтые глаза, но…

Еще одно заболевание, которое вызывает пожелтение глаз — это пингвекула.

Пингвекула — это отложение желтого цвета, которое появляется на поверхности склеры, из-за чего эта часть глаза желтеет.

Глаз становится желтым не полностью, а только в том месте, где выросла пингвекула.

Причиной таких образований может стать излишнее воздействие УФ-лучей при длительном нахождении на солнце. Если пингвекула разрастается и вызывает дискомфорт, показано хирургическое вмешательство.

ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ЭТОЙ ТЕМЕ: Пингвекула (желтое образование на глазу): определение, причины и способы удаления

Лечение желтых глаз

Лечение желтых глаз зависит от первопричины пожелтения глаз.

Пожелтение глаз является видимым признаком определенных заболеваний. При этом важно определить и сопутствующие симптомы, чтобы узнать природу проблемы со здоровьем.

Могут наблюдаться следующие сопутствующие симптомы: зуд кожи, вздутие живота, повышенная утомляемость, жар, светлый стул, моча темного цвета, потеря аппетита, тошнота и резкая потеря веса.

Чтобы назначить правильное и эффективное лечение, необходимо провести обследование, в том числе проверить уровень билирубина в крови, сделать развернутый клинический анализ крови и проверить печень.

Результаты обследования, анализ симптомов, анамнез, медицинский осмотр пациента и, возможно, исследования с использованием визуализационных методов диагностики помогут поставить правильный диагноз.

Если первопричиной пожелтения глаз является инфекционное заболевание, например, гепатит C или малярия, для лечения могут быть назначены антибиотики, а также противогрибковые и противовирусные препараты.

Если в анамнезе пациента фигурирует чрезмерное употребление алкоголя или наркотических средств, лечение следует начинать с прекращения употребления этих веществ.

Диета тоже может играть значительную роль. Печень перерабатывает и метаболизирует большинство поступающих в организм питательных веществ. Но трудноусваиваемые вещества затрудняют ее работу. Это рафинированный сахар, соль и жир с высоким содержанием насыщенных жирных кислот.

Пациентам с желтухой рекомендуется соблюдать режим питья и употреблять в пищу продукты, полезные для печени — фрукты и овощи, цельнозерновые, полезные белки, орехи и бобовые.

По мере выздоровления печени после курса лечения, желтуха и пожелтение глаз также проходят.

В некоторых случаях может понадобиться хирургическое вмешательство, чтобы скорректировать сопутствующие факторы, например, закупорку желчных протоков.

Пожелтение глаз? Посетите офтальмолога

Если вам кажется, что ваши глаза пожелтели, немедленно посетите офтальмолога.

После тщательного обследования глаз и при подозрении заболевания, оптометрист или офтальмолог может направить вас к узкому специалисту или другому врачу.

Не стоит недооценивать пожелтение глаз. Если заболевание печени или другое заболевание является первопричиной, быстрая постановка диагноза и эффективное лечение может предотвратить серьезное осложнение, которое может выражаться в повреждении внутренних органов.

Страница опубликована в ноябрь 2020

Страница обновлена ​​в июнь 2021

Не все пищевые белки одинаковы

Новое исследование, опубликованное в журнале Journal of Nutrition , пришло к выводу, что «эквивалентные унции» продуктов, богатых белком животного и растительного происхождения, в конечном итоге могут не быть метаболически эквивалентными.

Пищевой белок необходим для синтеза структурных и функциональных компонентов живых клеток. Таким образом, количество и качество пищевого белка имеют важное значение для хорошего здоровья. В Руководстве по питанию для американцев (DGA) опубликована рекомендация «в унциях эквивалента», чтобы помочь потребителям удовлетворить потребности в белке с помощью различных источников белковой пищи.Например, DGA представляют собой множество «эквивалентов унций» в группах белковой пищи, утверждая, что 1 унция мяса эквивалентна 1 вареному яйцу, ¼ чашки красной фасоли, 1 столовой ложке арахисового масла, 2 унциям тофу и 0,5 унции ореховой смеси. Однако в настоящее время DGA не решают проблему различий в качестве белка, связанного с различными источниками пищи. В целом животные белки обладают более высокой усвояемостью белка и лучшим профилем незаменимых аминокислот по сравнению с диетическими потребностями.Эти показатели качества белка показывают, что животные белки легче обеспечивают суточную потребность в незаменимых аминокислотах, чем растительный белок.

Чтобы исследовать физиологический ответ на различные эквиваленты белковых пищевых продуктов в унциях, Роберт Вулф (Университет медицинских наук Арканзаса) и его коллеги случайным образом разделили 56 молодых здоровых взрослых участников на 1 из 7 групп пищевого вмешательства: 2 унции вареной говяжьей вырезки, 2 унции вареной свиной корейки, 2 вареных яйца, ½ стакана красной фасоли, 2 столовые ложки арахисового масла, 4 унции тофу или 1 унция смешанных орехов.До начала исследования участники придерживались трехдневного диетического поддержания веса. Чистый белковый баланс всего тела участников оценивался с использованием протокола инфузии стабильных изотопных индикаторов. Изменения по сравнению с исходным уровнем после потребления различных источников белковой пищи сравнивали с исходным значением для этого человека.

Потребление в эквиваленте унций пищевых источников белка животного происхождения привело к большему приросту чистого белкового баланса всего тела по сравнению с исходным уровнем, чем унций эквивалентов пищевых источников растительного белка.В целом, пищевые источники белков животного происхождения вызывают более сильные анаболические реакции, чем источники пищевых белков растительного происхождения. Улучшение баланса чистого белка во всем организме было связано с увеличением синтеза белка со всеми источниками животного белка. Кроме того, яичная и свиная группы также подавляли распад белка по сравнению с источниками растительного белка. Величина реакции чистого баланса всего тела коррелировала с содержанием незаменимых аминокислот в белковой пище. Исследователи пришли к выводу, что «эквиваленты унций» источников белковой пищи, выраженные в DGA, не являются метаболически эквивалентными, и это следует учитывать, поскольку DGA разрабатывают подходы к установлению моделей здорового питания.

В соответствующей редакционной статье Гленды Кортни-Мартин (Университет Торонто) подчеркивается важность и своевременность этого исследования, которое может помочь в принятии будущих решений относительно того, как DGA может лучше классифицировать белковые продукты.

Список литературы

Park S, Church DD, Schutzler WE, Azhar G, Il-Young K, Ferrando AA, Wolfe RR. Метаболическая оценка эквивалентов белковой пищи в соответствии с рекомендациями по питанию у молодых взрослых: рандомизированное контролируемое испытание. Журнал питания , том 151, выпуск 5, май 2021 г., страницы 1190–1196, https://doi.org/10.1093/jn/nxaa401.

Кортни-Мартин Г. Ложная эквивалентность или фейковые новости: действительно ли арахис — это яйцо? Журнал питания , том 151, выпуск 5, май 2021 г., страницы 1055–1056, https://doi.org/10.1093/jn/nxab051.

Изображения через canva.com .

Кэти Бирман, доктор философии

Доктор.Кэти Бирман преподает в Школе биологических наук Университета штата Вашингтон. Автор нескольких опубликованных статей, она интересуется исследованиями, посвященными эффективности нового подхода к лечению железодефицитной анемии в сельских районах Гватемалы и Эквадора. Д-р Берман ведет курс питания для студентов-медиков, а также курс, который готовит студентов к участию в 10-дневной медицинской миссии в Гватемалу. С момента прихода на факультет Вашингтонского государственного университета в 1990 году она была удостоена нескольких педагогических наград (за заслуги в преподавании на Северном факультете Берлингтона, Премия Р.Премия Фонда М. Уэйда за выдающиеся достижения в преподавании и Премия Сахлина за выдающиеся достижения в области преподавания). Совсем недавно она получила Премию CAS за выдающиеся достижения в международной деятельности (2017) и Президентскую премию за лидерство (2018). Другая научная деятельность включает соавтор двух вводных учебников по питанию (Nutritional Sciences: From Fundamentals to Food и NUTR).

Все ли белки созданы равными?

Белки созданы равными? Хотя краткий ответ — нет, правда в том, что белок немного сложнее, чем просто да или нет.Давайте подробнее рассмотрим, что такое белок, из чего он состоит и какие пищевые источники содержатся в нем.

Белок — важнейший макроэлемент, жизненно важный для жизни. Белок состоит из двадцати с лишним основных строительных блоков, называемых аминокислотами. Поскольку мы не храним аминокислоты, наш организм производит их двумя разными способами: либо с нуля, либо путем модификации других. Мы должны потреблять с пищей девять незаменимых аминокислот (EAA): гистидин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.Каждый тип протеина состоит из своего собственного аминокислотного профиля, поэтому обычно рекомендуется употреблять различные источники протеина в течение дня, чтобы обеспечить усвоение ряда аминокислот.

Часто белки классифицируются как полные или неполные. Белки классифицируются как «полные», если они естественным образом содержат все незаменимые аминокислоты (те, которые должны потребляться с пищей). Белки животного происхождения — это полноценные белки, и есть некоторые растительные белки, которые также являются полноценными, например, соевые продукты, фисташки и киноа.Белки классифицируются как «неполные», если в них мало или отсутствует одна или несколько незаменимых аминокислот. Примеры неполных белков включают коллаген и растительные источники, такие как орехи, семена, бобы или рис. Знаете ли вы, что если вы объедините вместе определенные типы неполных источников белка, вы можете сформировать полноценный белок? Прекрасным примером этого является сочетание бобов и риса для получения полноценного белка. Один с низким содержанием метионина аминокислоты, а другой с высоким содержанием метионина.

Качество протеина зависит не только от аминокислотного профиля протеиносодержащего продукта питания или напитка, но также от легкости и скорости переваривания, которые могут варьироваться от одного источника протеина к другому.Некоторые белки перевариваются легче, чем другие, поскольку наш организм, как правило, способен извлекать все аминокислоты из животных источников, таких как молоко. С другой стороны, аминокислоты в семенах чиа не так легко перевариваются и усваиваются. Вообще говоря, животные источники белка усваиваются легче, чем растительные.

Здоровые взрослые люди должны стремиться получать 0,8–2,2 г белка на килограмм массы тела каждый день. Варьируя типы источников белка, которые вы принимаете каждый день, вы также будете изменять потребление потребляемых аминокислот.Если большая часть вашего белка поступает из растительных источников, попробуйте добавить различные растительные белки, чтобы обеспечить получение всех необходимых аминокислот.

Примеры пищевых источников, содержащих белок, включают :.

Мясо

• Говядина
• Свинина
• Птица (курица, утка, индейка)
• Дичь

Морепродукты

• Лосось
• Скумбрия
• Тунец
• Форель
• Сельдь
• Треска

Заводская

• Соевые продукты, такие как темпе, тофу и эдамаме
• Зерновые, такие как амарант, киноа, ячмень, гречка, овес или рожь
• Орехи и семена, ореховое масло, напитки на основе орехов
• Сейтан

Разное

• Яйца
• Молочные продукты, такие как сыворотка, сыр, молоко, йогурт и творог

Потребление с пищей общих, животных и растительных белков и риск всех причин, смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и рака: систематический обзор и метаанализ доза-реакция проспективных когортных исследований

Резюме

Цель Изучить и количественно оценить потенциал Доза-реакция между потреблением общего, животного и растительного белка и риском смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний и рака.

Дизайн Систематический обзор и метаанализ проспективных когортных исследований.

Источники данных PubMed, Scopus и ISI Web of Science до декабря 2019 г., а также ссылки на найденные соответствующие статьи.

Выбор исследования Проспективные когортные исследования, в которых представлены оценки риска для всех причин, смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и рака у взрослых в возрасте 18 лет и старше.

Синтез данных Модели случайных эффектов использовались для расчета объединенных размеров эффекта и 95% доверительных интервалов для самых высоких и самых низких категорий потребления белка, а также для учета различий между исследованиями.Линейный и нелинейный анализы доза-реакция были выполнены для оценки зависимости доза-реакция между потреблением белка и смертностью.

Результаты 32 проспективных когортных исследования были включены в систематический обзор и 31 — в метаанализ. За период наблюдения от 3,5 до 32 лет произошло 113 039 смертей (16 429 от сердечно-сосудистых заболеваний и 22 303 от рака) среди 715 128 участников. Потребление общего белка было связано с более низким риском смертности от всех причин (размер объединенного эффекта 0.94, 95% доверительный интервал от 0,89 до 0,99, I 2 = 58,4%, P <0,001). Потребление растительного белка было значимо связано с более низким риском смертности от всех причин (размер объединенного эффекта 0,92, 95% доверительный интервал от 0,87 до 0,97, I 2 = 57,5%, P = 0,003) и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний (общий коэффициент риска 0,88 , 95% доверительный интервал от 0,80 до 0,96, I 2 = 63,7%, P = 0,001), но не со смертностью от рака. Потребление общего и животного белка не было существенно связано с риском сердечно-сосудистых заболеваний и смертности от рака.Анализ зависимости реакции от дозы показал значительную обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин (P = 0,05 для нелинейности). Дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин.

Выводы Более высокое потребление общего белка было связано с более низким риском смертности от всех причин, а потребление растительного белка было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний.Замена продуктов с высоким содержанием животного белка источниками растительного белка может быть связана с долголетием.

Введение

Сердечно-сосудистые заболевания и рак — две основные причины смерти, от которых в 2016 году во всем мире умерло 26,9 миллиона человек.1 Диета играет важную роль в этих состояниях. Оптимальный состав макроэлементов диеты для поддержания долголетия остается неопределенным 23, особенно в отношении потребления белка. В последние десятилетия произошел глобальный переход к высокобелковой диете.Кроме того, в последнее время стало популярным соблюдение диеты с высоким содержанием белка из-за ее возможного влияния на потерю веса, сохранение мышечной массы и повышение силы.56

Диеты с высоким содержанием белка также были связаны с улучшением кардиометаболических биомаркеров, включая кровь уровень глюкозы и артериального давления. Все больше данных свидетельствует о том, что диеты, богатые белком, особенно растительным, значительно снижают концентрацию липидов в сыворотке крови без какого-либо значительного влияния на концентрацию холестерина липопротеинов высокой плотности и риск сердечно-сосудистых заболеваний.7 Эти эффекты могут быть связаны с биоактивными пептидами и аминокислотным составом растительных белков, но другие компоненты в тех же продуктах также могут вносить свой вклад. Сообщалось также о значительной положительной связи между потреблением животного белка и повышением частоты сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых видов рака, 8 что может быть связано с содержанием аминокислот с высоким содержанием серы в животных белках.

Выводы о связи между общим потреблением белка и продолжительностью жизни до сих пор остаются противоречивыми.Общее потребление белка было связано со снижением риска смертности в некоторых исследованиях, 910 но другие не смогли найти таких доказательств.1112 Те же самые результаты были получены для животных или растительных белков.111314 В нескольких исследованиях было обнаружено, что потребление животных белков было связано с более высокий риск смертности, 151617 в то время как другие сообщили об отсутствии значительной связи между потреблением животных или растительных белков и риском всех причин и причин конкретной смертности.111318 Недавний метаанализ показал, что потребление соевого белка было связано со сниженным риском молочной железы смертность от рака, но она не была связана со всеми причинами и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний.19 Нет информации о силе и форме зависимости «доза-реакция» между потреблением белков и риском смерти. Мы провели систематический обзор и метаанализ доза-эффект проспективных когортных исследований, чтобы обобщить связь между потреблением диетического белка и риском смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний и рака.

Методы

Результаты этого систематического обзора и метаанализа были представлены на основе предпочтительных элементов отчетности для руководства по систематическому обзору и метаанализу (PRISMA).20

Стратегия поиска

Мы провели систематический поиск всех статей, опубликованных до 31 декабря 2019 года, в онлайн-базах данных, включая PubMed / Medline, ISI Web of Science и Scopus, без ограничений по языку или времени публикации. Дополнительная таблица 1 предоставляет подробную информацию о поисковых запросах. Чтобы не пропустить какую-либо публикацию, мы также проверили списки ссылок на извлеченные статьи и недавние обзоры. Неопубликованные исследования не были включены, поскольку они могли иметь более низкое методологическое качество, чем опубликованные исследования из-за отсутствия экспертной оценки.21 Повторяющиеся цитаты были удалены.

Критерии включения и исключения

Опубликованные исследования включались, если они были наблюдательными проспективными исследованиями, проведенными на взрослых людях, или исследованиями, в которых сообщалось о величине эффекта, включая отношения рисков или относительные риски или отношения шансов с соответствующими 95% доверительными интервалами для связи между потреблением общего белка, животного белка или растительного белка в качестве представляющего интерес воздействия и смертности от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний, общего или специфического рака в качестве представляющего интерес результата.Все исходы были классифицированы на основе МКБ-10 Всемирной организации здравоохранения (Международная классификация болезней, 10-й пересмотр) .22 Если один и тот же набор данных был опубликован более чем в одной публикации, мы включали тот, у которого были более полные результаты или наибольшее количество участников.

Мы исключили письма, комментарии, обзоры, метаанализы и экологические исследования. Мы также исключили исследования, проведенные на детях или подростках, а также на пациентах с хроническим заболеванием почек или на гемодиализе, в терминальной стадии рака или в критических состояниях.Кроме того, были исключены исследования, в которых азот мочевины в моче рассматривался как суррогатный показатель потребления белка, а также исследования, в которых в качестве воздействия рассматривались отдельные пищевые источники белка, а не общий белок. Если в исследовании сообщалось о величине эффекта для риска заболевания и смертности вместе, мы не включали его в анализ. Более того, были исключены исследования с недостаточным количеством данных, а также исследования по потреблению белка из определенных источников, таких как соя или бобовые.

Извлечение данных

Два исследователя (SN и OS) провели извлечение данных независимо и разрешили любые разногласия в консультации с главным исследователем (AE).Из каждой подходящей статьи мы извлекли имя первого автора, год публикации, дизайн исследования, место проведения исследования, возрастной диапазон и состояние здоровья на момент включения в исследование, пол, размер когорты, частоту смерти, продолжительность наблюдения, воздействие, метод. используется для оценки воздействия, категорий сравнения и соответствующих величин эффекта категорий сравнения вместе с 95% доверительными интервалами и смешивающими переменными, скорректированными в статистическом анализе. Когда данные были представлены отдельно для мужчин и женщин, мы рассматривали каждую часть как отдельное исследование.Если во включенном исследовании сообщалось о нескольких оценках риска, мы извлекали полностью скорректированные величины эффекта. Численные оценки были извлечены из графиков с помощью Plot Digitizer (http://plotdigitizer.sourceforge.net/).

Оценка риска систематической ошибки

Риск систематической ошибки был оценен с использованием инструмента нерандомизированных исследований воздействий (ROBINS-E) 23. Этот инструмент включает семь областей — систематическая ошибка из-за смешения, отклонения от предполагаемых воздействий и отсутствующих данных и предвзятость при выборе участников, классификации воздействий, измерении результатов и выборе результатов, представленных в отчете.Исследования были разделены на категории с низким риском, умеренным риском, серьезным риском и критическим риском систематической ошибки в каждой области. В дополнительной таблице 2 представлены результаты оценки риска систематической ошибки.

Статистические методы

Отношения шансов, относительные риски и отношения рисков (вместе с 95% доверительными интервалами) для сравнения наивысшего и самого низкого категорий общего потребления, животного и растительного белка были использованы для расчета логарифмических отношений шансов, относительных рисков , и отношения рисков со стандартными ошибками.Для анализа использовалась модель случайных эффектов, в которой мы рассчитали как статистику Q, так и I 2 в качестве индикаторов неоднородности. 24252627 I 2 значений, превышающих 50%, считались значительной неоднородностью между исследованиями.21 Модель случайных эффектов. может учитывать различия между исследованиями и, таким образом, может обеспечивать более консервативные результаты, чем модель с фиксированными эффектами. для получения общей оценки, а затем включил размер объединенного эффекта в метаанализ.Исследования, в которых изучалась только смертность от рака или сердечно-сосудистых заболеваний в зависимости от потребления белка, также учитывались в метаанализе смертности от всех причин. Если оценка была представлена ​​для самой низкой категории потребления белка по сравнению с самой высокой категорией, мы вычисляли самые высокие и самые низкие оценки с помощью метода Орсини.30 Когда была обнаружена значительная неоднородность между исследованиями, мы провели анализ подгрупп, чтобы изучить возможные источники неоднородности. . Эти анализы основывались на месте проведения исследования, продолжительности наблюдения, поле, инструментах оценки питания, состоянии здоровья участников исследования, странах с высоким и низким / средним доходом, однократных / повторных измерениях потребления белка, типе величины эффекта и статистическом контроле для вмешивающиеся факторы (индекс массы тела (ИМТ), общее потребление энергии и макроэлементы (жиры и углеводы)).Неоднородность между подгруппами исследовалась с помощью модели фиксированных эффектов.

Систематическая ошибка публикации была проверена путем визуального осмотра графиков воронок. Формальная статистическая оценка асимметрии воронкообразного графика также проводилась с помощью теста асимметрии регрессии Эггера и теста Бегга. Метод обрезки и заполнения использовался для выявления влияния вероятных пропущенных исследований на общий эффект. Мы также провели анализ чувствительности с использованием модели фиксированных эффектов, в которой каждое проспективное когортное исследование было исключено по очереди, чтобы изучить влияние этого исследования на общую оценку.

Метод, предложенный Гренландией31 и Орсини30, был использован для вычисления тенденции на основе оценок отношения шансов, относительного риска или отношения рисков и их соответствующих 95% доверительных интервалов по категориям потребления белка. В этом методе требовалось распределение случаев и отношения шансов, относительные риски или отношения рисков с оценками дисперсии для трех или более количественных категорий воздействия. Мы рассмотрели среднюю точку потребления белка с пищей в каждой категории.Для исследований, которые сообщали о потреблении белка в виде диапазона, мы оценивали среднюю точку в каждой категории, вычисляя среднее значение нижней и верхней границы. Когда высшая и низшая категории были открытыми, мы предполагали, что длина этих открытых интервалов такая же, как и у соседних интервалов.

Для изучения возможной нелинейной связи между потреблением белка и смертностью был применен двухэтапный метаанализ «доза-ответ» со случайными эффектами. Этот метаанализ был проведен путем моделирования потребления белка и ограниченных кубических сплайнов с тремя узлами при фиксированных центилях 10%, 50% и 90% распределения.На основе метода Орсини 30 мы рассчитали ограниченные кубические сплайновые модели с помощью обобщенного метода оценки тенденций наименьших квадратов, который учитывает корреляцию внутри каждого набора сообщенных соотношений шансов, относительных рисков или соотношений рисков. Затем конкретные оценки исследования были объединены методом ограниченного максимального правдоподобия в многомерном метаанализе случайных эффектов.32 Значение вероятности нелинейности оценивалось с помощью проверки нулевой гипотезы, в которой коэффициент второго сплайна считался равным нулю. .Линейная связь доза-ответ между дополнительными 3% энергии белков и смертностью была исследована с использованием двухэтапного метода оценки тенденции обобщенных наименьших квадратов. Сначала были оценены линии наклона, характерные для исследования, а затем эти линии были объединены для получения общего среднего наклона.30 Линии наклона для конкретных исследований были объединены с помощью модели случайных эффектов. Статистический анализ проводился с использованием STATA версии 14.0. Значение P менее 0,05 считалось значимым для всех тестов, включая Q-тест Кохрана.

Участие пациентов и общественности

Ни один из пациентов не участвовал в постановке вопроса исследования или оценке результатов, а также в разработке планов дизайна или реализации исследования. Пациентов не просили дать совет относительно интерпретации или записи результатов. Нет планов по распространению результатов исследования среди участников исследования или соответствующего сообщества пациентов.

Результаты

Поиск литературы

Всего в ходе первоначального поиска было обнаружено 18 683 статьи.После исключения дублирующих статей и тех, которые не соответствовали критериям включения, было выявлено 57 полнотекстовых статей потенциально релевантных исследований. После полнотекстового обзора были исключены еще 25 статей: семь, в которых были включены пациенты с хроническими заболеваниями почек или проходившие гемодиализ, шесть, которые проводились в отделении интенсивной терапии или на пациентах в критическом состоянии, одна — с пациентами с терминальной стадией. рак, и четыре, которые сообщили о связи с диетическими источниками белка, а не с потреблением общего белка.34353637 Была исключена одна статья, в которой смертность и ишемическая болезнь сердца сочетались в качестве результата.38 Другая статья, в которой азот мочевины в моче рассматривалась как суррогатный индекс потребления белка и сообщала о соотношении рисков для смертности по категориям азота мочевины ночной мочи, была исключена. 39 Одна статья, в которой рассматривались общие схемы питания40, и три статьи с недостаточным количеством данных414243 также были исключены. В одном исследовании тип потребления белка оценивался, а не количество по отношению к смертности, и поэтому был исключен.44

Наконец, 32 бумаги когортных исследований были включены в систематическом обзоре, 7

12131415161718454647484950515253545556575859606162636465 и 31 статей были включены в мета-analysis.7

121314151617184546474849505152535455565758596061636465 Двадцать два документа, сообщили размеры эффекта для всех причин смертности, 7

121314151617184647495051525455596365 17 для сердечно-сосудистой смертности от болезней,

1314151617184749505153575864 и 14 для смертности от рака. 7

15161718454648566061 Из этих публикаций 26 сообщали о размерах эффекта для потребления общего белка, 7

14161718454647484950515253545556596061636465 16 для потребления животного белка, 7

131415161845495658616264 и 18 для потребления растительного белка.7

1213141516184549565758616264 На рисунке 1 показана блок-схема выбора исследования.

Рис. 1

Блок-схема выбора исследований

Из 32 публикаций, включенных в систематический обзор, некоторые исследования проводились на одних и тех же популяциях. Исследование Сонг и др. 15 было проведено на основе наборов данных Исследования здоровья медсестер и Последующего исследования медицинских работников, а исследование Прейса и др. 64 было проведено на основе набора данных последующего исследования медицинских работников. В текущем исследовании исследование Song et al15 было включено в основной анализ, потому что оно было более полным, чем исследование Preis et al, но в нем отсутствовали необходимые данные для анализа зависимости реакции от дозы между потреблением общего белка и смертностью.Однако в исследовании Preis et al64 сообщалось о такой информации, поэтому она была включена в анализ реакции на дозу. Исследование Song et al15 было учтено при подсчете общего числа участников и случаев смертности.

Кроме того, были опубликованы две статьи (Папаниколау и др., 201913 и Левин и др., 201417), основанные на наборе данных Третьего национального исследования здоровья и питания (NHANES III). Исследование Papanikolaou et al13 было включено в основной анализ из-за его полноты; однако из-за отсутствия необходимых данных для анализа доза-эффект в этом исследовании 13 мы также использовали исследование Levine et al.17

Также были опубликованы три дополнительных исследования ((Holmes et al 1999 и 2017, 5556 Song et al 20187), основанные на наборах данных исследования здоровья медсестер или последующего исследования медицинских специалистов. Все три исследования были посвящены пациентам с онкологическими заболеваниями, которые были исключены из других исследований, опубликованных из этих наборов данных. Таким образом, эти три исследования были включены. Два исследования Холмса и др. 5556 были выполнены на пациентах с раком груди в наборе данных исследования здоровья медсестер; в одном из них сообщалось о величине эффекта для смертности от рака а другой — размер эффекта для смертности от всех причин.Поэтому оба были включены. Для расчета общего числа участников и случаев смертности была рассмотрена одна из повторяющихся публикаций (Holmes et al, 2017; 56, Song et al, 2016; 15, Papanikolaou et al, 201913).

Характеристики включенных исследований

В таблицах 1-3 показаны характеристики включенных проспективных когортных исследований. Количество участников этих исследований варьировалось от 288 до 135 335, с возрастным диапазоном от 19 до 101 года. Всего в 32 публикации, рассматриваемые в данном систематическом обзоре, вошли 715 128 участников.За период наблюдения от 3,5 до 32 лет общее количество смертей от всех причин составило 113 039, от сердечно-сосудистых заболеваний — 16 429 и от рака — 22 303. Был рассмотрен размер выборки из наиболее полного отчета. когда оно было опубликовано более одного раза.131556 Три статьи включали только мужчин, 126164 и семь публикаций включали только женщин.11144855566063 Из остальных исследований в трех статьях сообщалось о соотношении рисков для мужчин и женщин по отдельности.95258 Всего в 14 публикациях описывались исследования в США, 711131415175253555661626364 17 в странах за пределами США,

1618454647484950545758596065 и 1 население из 18 разных стран.51

Таблица 1

Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от всех причин у взрослых в возрасте 19 лет и старше

Таблица 2

Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых в возрасте старше 18 лет

Таблица 3

Характеристики включенных исследований связи между потреблением белка и смертностью от рака у взрослых в возрасте> 18 лет

Для изучения потребления белка в 11 публикациях использовались диетические записи или отзывы 1012131747525357596165, а в 19 использовался опросник частоты приема пищи.7


151618454648495155565860626364 В исследованиях, проведенных Halbesma et al54 и Courand et al, 50 потребление общего белка оценивалось с использованием азота мочевины ночной мочи. В общей сложности 31 публикация использовала исходные данные о потреблении белка в своем анализе (одно измерение), тогда как в одной статье среднее потребление белка в течение периода наблюдения (повторные измерения) рассматривалось как основное воздействие.15 Все исследования, кроме одного60, скорректировали ассоциации. для возраста.

Большинство когорт контролировали некоторые общепринятые факторы риска, включая ИМТ (n = 24), курение (n = 22) и потребление алкоголя (n = 14).Другие также скорректированы с учетом физической активности (n = 14), потребления энергии (n = 25), других диетических переменных (n = 14) и макроэлементов (жиров или углеводов; n = 12). На основе инструмента ROBINS-E 15 статей имели низкий риск систематической ошибки во всех компонентах (дополнительная таблица 2). 71112131415161718465155626364 В девяти статьях были представлены размеры эффекта для смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и рака, без каких-либо данных о размере эффекта для смертности от всех причин.104548535657586061 Сообщенные размеры эффекта в этих исследованиях были объединены, и общий размер эффекта был рассмотрен в метаанализе смертности от всех причин.

Систематический обзор

Из 29 статей о связи между потреблением общего белка и смертностью от всех причин шесть сообщили об обратной связи, 9 10 47 48 54 55 одна показала положительную связь, 7 и другие сообщили об отсутствии значимая ассоциация. 12-18 45 46 49-53 56 58-61 63-65 Что касается связи между потреблением животного белка и смертностью от всех причин, два исследования показали обратную связь 10 16 , а другие не показали значительной связи. 7 9 12-15 18 45 49 58 61 62 64 Более того, семь публикаций показали обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин. 9 11 16 18 49 57 64 Что касается смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, то в двух исследованиях сообщалось о защитной ассоциации с потреблением общего белка, 10 47 в одном исследовании с животным белком, 10 и в шести статьях с растительным белком. 11 14 15 18 57 64 Одно исследование показало обратную связь между потреблением общего белка и смертностью от рака. 48 Одно исследование также показало обратную связь между потреблением растительного белка и смертностью от рака. 7

Мета-анализ потребления белка и смертности от всех причин

Из 29 статей, посвященных потреблению общего белка и смертности от всех причин, 21 представила достаточно данных для сравнения самых высоких и самых низких категорий общего потребления белка. 304 участника вошли в эти статьи, 72 261 умерли. Суммарный размер эффекта для смертности от всех причин при сравнении самого высокого и самого низкого потребления общего белка был равен 0.94 (95% доверительный интервал от 0,89 до 0,99, P = 0,02), что указывает на значительную обратную связь между общим потреблением белка и смертностью от всех причин (рис. 2). Между исследованиями наблюдалась значительная гетерогенность (I 2 = 58,4%, P <0,001).

Рис. 2

Лесной график связи между потреблением белка и риском смертности от всех причин у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка. Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов

Когда связь между потреблением животного белка и смертностью от всех причин была исследована в 11 публикациях, 1011131415161719565861, включая в общей сложности 304 100 участников и 60 495 смертей, не было обнаружено значимой связи (размер объединенного эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления было 1.00, 95% доверительный интервал от 0,94 до 1,05, P = 0,86) с умеренной неоднородностью исследований (I 2 = 45,2%, P = 0,04; рис. 2). Однако потребление растительного белка, которое было изучено в 13 статьях 10111213141516171956575861 с 439 339 участниками и 95 892 смертельными случаями, было обратно пропорционально связано со смертностью от всех причин (совокупный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления был 0,92, 0,87-0,97, P = 0,002), со значительной разнородностью исследований (I 2 = 57.5%, P = 0,003; рис 2).

Мета-анализ потребления белка и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний

Десять публикаций

14151618505158 изучали связь между потреблением общего белка и риском смертности от сердечно-сосудистых заболеваний. Эти исследования включали в общей сложности 427 005 участников и 15 518 смертей. Суммарный размер эффекта смертности от сердечно-сосудистых заболеваний при сравнении максимального и минимального потребления белка составил 0,98 (95% доверительный интервал от 0,94 до 1,03, P = 0,51), что указывает на отсутствие четкой значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (рис. 3). .Среди исследований не было обнаружено значительной гетерогенности (I 2 = 16,4%, P = 0,28).

Рис. 3

Лесной график для ассоциации между потреблением белка и риском смертности от сердечно-сосудистых заболеваний у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка. Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов.

Связь между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний была исследована в восьми работах,

1415161858, которые включали 290 542 участников и 13 667 смертей.Не было обнаружено значимой связи (объединенный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления составил 1,02, 95% доверительный интервал от 0,94 до 1,11, P = 0,56), при отсутствии значительной гетерогенности среди исследований (I 2 = 31,7%, P = 0,16 ; рис 3). Однако для потребления растительного белка, которое было исследовано в 10 статьях

13141516185758 с общим числом 425 781 участника и 14 021 смертельным исходом, была обнаружена обратная связь с сердечно-сосудистыми заболеваниями (совокупный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления был равен 0.88, от 0,80 до 0,96, Р = 0,003; рис 3). Между исследованиями не было обнаружено значительной разнородности (I 2 = 63,7%, P = 0,001).

Мета-анализ потребления белка и смертности от рака

Двенадцать статей,

151618454648566061 с 292 629 участниками и 22 118 случаями смерти, исследовали связь между потреблением общего белка и смертностью от рака. Суммарный размер эффекта для смертности от рака при сравнении самого высокого и самого низкого потребления белка составил 0,98 (95% доверительный интервал 0.92–1,05, P = 0,63), что указывает на отсутствие четкой связи; однако между исследованиями были обнаружены доказательства умеренной гетерогенности (I 2 = 40,9%, P = 0,06; рис. 4). Такие же результаты были получены для потребления животного белка и смертности от рака на основе девяти публикаций

151618455661 с общим числом 274 370 участников и 21 759 смертей (объединенный размер эффекта при сравнении самого высокого и самого низкого потребления белка составил 1,00, 95% доверительный интервал от 0,98 до 1,02, P = 0,88), при отсутствии значительной разнородности исследований (I 2 = 0%, P = 0.46; рис 4). То же самое относится и к потреблению растительного белка, которое было рассмотрено в девяти статьях

151618455661 с 274 370 участниками и 21 759 смертельными исходами (совокупный эффект при сравнении максимального и минимального потребления белка составил 0,99, 0,94–1,05, P = 0,68). Более того, в этом случае не было обнаружено значительной разнородности исследований (I 2 = 12,2%; P = 0,33; рис. 4).

Рис. 4

Лесной график для ассоциации между потреблением белка и риском смертности от рака у взрослых в возрасте 19 лет и старше, выраженный как сравнение между наивысшей и самой низкой категориями потребления белка.Ромбы представляют объединенные оценки из анализа случайных эффектов

Линейный и нелинейный анализ доза-реакция

Восемь

1718465164 из 21 публикации о связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин были включены в анализ доза-реакция (рис. 5). Не было обнаружено значимой нелинейной связи (P = 0,40 для нелинейности). Кроме того, метаанализ линейной доза-ответ не показал значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин на дополнительные 3% энергии от белка в день (размер объединенного эффекта 0.99, от 0,97 до 1,00, P = 0,10; дополнительный рис 1). Объединив данные пяти 10151618 из 11 статей по анализу зависимости реакции от потребления животного белка и смертности от всех причин, не было обнаружено значительной нелинейной связи (P = 0,54 для нелинейности; рис. 5). Более того, линейная связь между увеличением энергии животных белков на 3% в день и смертностью от всех причин не была значимой (размер совокупного эффекта 0,99, 0,96–1,02, P = 0,61; дополнительный рисунок 1). В результате анализа дозозависимости потребления растительного белка и смертности от всех причин, основанном на шести статьях

161857 из 13 публикаций, была обнаружена значимая нелинейная связь (P = 0.05 для нелинейности; рис 5). На основании линейного анализа доза-реакция, дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны со снижением риска смерти от всех причин на 5% (общий размер эффекта 0,95, 95 от 0,93 до 0,98, P <0,001; дополнительный рисунок 1 ).

Рис. 5

Нелинейная доза-реакция между потреблением общего, животного и растительного белка (на основе процента ккал / день ( 1 ккал = 4,18 кДж = 0,00418 МДж ) с риском смерти от всех причин, сердечно-сосудистых заболеваний болезнь (ССЗ) и рак у взрослых в возрасте 19 лет и старше.Потребление белка с пищей моделировали с помощью ограниченных кубических сплайнов в многомерной модели доза-реакция со случайными эффектами. Черная линия обозначает линейную модель; сплошная фиолетовая линия указывает модель сплайна; пунктирные линии представляют 95% доверительный интервал. ES = величина эффекта

Нелинейный анализ реакции на дозу семи из 10 статей

17185164 не показал значимой связи между потреблением общего белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (P = 0,07; рис. 5). Результаты метаанализа линейной доза-ответ не показали значимой связи между общим потреблением белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (размер объединенного эффекта 0.98, от 0,97 до 1,00, P = 0,08; дополнительный рис 2). На основании пяти публикаций

1618 не было обнаружено значительной нелинейной связи между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (P = 0,37 для нелинейности; рис. 5). Как и в случае метаанализа нелинейной доза-реакция, линейный анализ доза-реакция не показал значимой связи между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний на основе дополнительных 3% энергии из животных белков в день (размер объединенного эффекта 0,98, 0.94 до 1,02, P = 0,32; дополнительный рис 2). Обратная связь между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний была обнаружена в нелинейном анализе зависимости реакции от дозы, основанном на шести статьях

161857 (P <0,001 для нелинейности; рис. 5). Линейный анализ «доза-ответ» не показал значимой связи между дополнительными 3% энергии от потребления растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний (суммарный эффект 0,96, 95 0,89–1,04, P = 0,30; дополнительный рис. 2).

Из 13 статей о связи между потреблением общего белка и смертностью от рака пять 916171846 были включены в нелинейный анализ зависимости реакции от дозы.Не было обнаружено значимой связи между потреблением общего белка и смертностью от рака (P = 0,84; рис. 5). Это также относится к потреблению животного белка (P = 0,93) и растительного белка (P = 0,52) на основе четырех документов 9151618 (рис. 5). Линейный анализ зависимости реакции от дозы показал, что дополнительные 3% энергии от общего потребления белка (суммарный эффект 0,98, от 0,94 до 1,03, P = 0,39), потребления животного белка (0,99, от 0,96 до 1,02, P = 0,50) и растительного белка потребление (0,94, 0,85–1,03, P = 0,19) не было связано со смертностью от рака (дополнительный рис. 3).

Анализ подгрупп и чувствительности, а также систематическая ошибка публикации

Чтобы проверить надежность результатов и изучить возможные источники неоднородности между исследованиями, был проведен анализ подгрупп. Эти анализы проводились на основе заранее определенных критериев, включая место проведения исследования, продолжительность наблюдения, пол, инструменты оценки питания, состояние здоровья участников исследования, страны с высоким и низким или средним уровнем дохода, однократные или многократные измерения потребления белка, тип размера эффекта. и статистический контроль влияющих факторов (ИМТ, ​​общее потребление энергии и макроэлементы (жиры и углеводы)).В дополнительной таблице 3 представлены результаты для различных подгрупп.

Значительная обратная связь была обнаружена между общим потреблением белка и смертностью от всех причин у женщин в исследованиях, в которых для оценки общего потребления белка использовался опросник по частоте приема пищи, среди тех исследований, которые не контролировали общее потребление энергии и потребление макроэлементов, те с продолжительностью наблюдения менее 15 лет, и те, которые проводились людям с сопутствующими заболеваниями. Что касается смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, значительная обратная связь с общим потреблением белка была замечена в исследованиях, которые не контролировали общее потребление энергии и потребление макроэлементов, а также среди тех, у которых период наблюдения составлял менее 15 лет.

Для потребления животного белка в исследованиях с продолжительностью наблюдения менее 15 лет наблюдалась значительная обратная связь со смертностью от всех причин. Кроме того, обратная связь между потреблением животного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний наблюдалась в исследованиях, которые не контролировали потребление макроэлементов.

Потребление растительного белка было обратно пропорционально связано со смертностью от всех причин как у мужчин, так и у женщин, в исследованиях, которые проводились в США и странах за пределами США, в исследованиях с последующим наблюдением более 15 и менее 15 лет, в исследования, в которых для оценки диеты применялся вопросник о частоте приема пищи, среди исследований, которые контролировали их анализ потребления энергии и макроэлементов и ИМТ, в исследованиях, проведенных на лицах без сопутствующих заболеваний, в исследованиях, проведенных в странах с высоким уровнем дохода, и в исследованиях, в которых сообщалось об опасности коэффициент для их анализа.Такие же результаты наблюдались между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, но эта связь не была значительной у мужчин и женщин в исследованиях, которые проводились в США, и в исследованиях с последующим наблюдением более 15 лет.

Результаты анализа чувствительности с использованием модели фиксированных эффектов показали, что исключение исследований Song et al, 15 Kurihara et al, 57 Budhathoki et al, 18 и Sun et al11 привело к изменению значительной обратной связи между растительным белком. потребление и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний до минимально значимой обратной связи.Анализ чувствительности для других исследованных ассоциаций показал, что исключение какого-либо отдельного исследования из анализа не повлияло заметно на величину совокупного эффекта. Отсутствие пропущенных исследований не было условно вменено в области графиков с улучшенными контурами воронок. На основании теста ранговой корреляции Бегга систематической ошибки публикации обнаружено не было. Что касается связи между общим потреблением белка и смертностью от всех причин и от сердечно-сосудистых заболеваний, а также между потреблением растительного белка и смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний, тест линейной регрессии Эггера показал возможную систематическую ошибку публикации.Однако применение метода обрезки и заполнения не привело к изменению средней величины эффекта, что также свидетельствует о том, что на результаты не повлияла систематическая ошибка публикации.

Обсуждение

В этом систематическом обзоре и метаанализе мы обнаружили значительную обратную связь между потреблением общего белка и смертностью от всех причин; не было обнаружено четкой значимой связи между общим потреблением или потреблением животного белка и сердечно-сосудистыми заболеваниями и смертностью от рака. Потребление растительного белка было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний.Обратная связь между потреблением растительного белка и смертностью от всех причин и сердечно-сосудистыми заболеваниями оставалась значимой в исследованиях, которые контролировали потребление энергии, ИМТ и макроэлементов, а также в исследованиях с последующим наблюдением менее 15 лет и в исследованиях, в которых применялась частота приема пищи. анкета для оценки питания.

Сравнение с другими исследованиями

Мы систематически и количественно обобщили предыдущие исследования связи между потреблением общего, животного и растительного белка и смертностью.Недавний систематический обзор и метаанализ показали, что потребление соевого белка в значительной степени связано со снижением риска смертности от рака груди, но не связано со смертностью от всех причин и сердечно-сосудистыми заболеваниями.19 Кроме того, высокое потребление бобовых, зерно и орехи как основные источники растительных белков были связаны с более низким риском всех причин и смертности от сердечно-сосудистых заболеваний.6667 Долгосрочные наблюдательные исследования показали, что высокое потребление общих и животных белков было связано с повышенным риском рака и диабета.176869 Замена белков мяса на белки мяса благоприятно ассоциируется с уровнем инсулина натощак и снижением инсулинорезистентности.70 Потребление низкоуглеводных, высокопротеиновых и жировых диет не было связано с повышенным риском ишемической болезни сердца у женщин. Однако, когда были выбраны растительные источники жира и белка, эти диеты были связаны с более низким риском ишемической болезни сердца.71 В целом, все доступные исследования подтверждают благотворное влияние растительных белков на здоровье человека.

В этом метаанализе не было обнаружено значительной связи между потреблением животного белка и смертностью. В отличие от наших результатов, один метаанализ показал, что каждое сокращение трех порций обработанного мяса в неделю было связано с небольшим снижением риска общей смертности от рака в течение всей жизни.72 Кроме того, потребление рыбы было связано с более низким риском. смертности от всех причин среди потребителей с высоким уровнем потребления, чем среди потребителей с наименьшим потреблением73. молочные продукты.Кроме того, противоречивые ассоциации между потреблением мяса животных и животного белка. Здесь мы сравнили наши результаты с предыдущим метаанализом 72 мяса животных. В этом метаанализе переменной воздействия было мясо как группа продуктов питания, тогда как нашей переменной воздействия был белок как питательное вещество. Мясо животных содержит жир, натрий, железо и витамины группы B в дополнение к белку, поэтому эти питательные вещества могут по-разному влиять на риск смертности, тогда как животный белок — это белок только из животных источников.Следовательно, результаты по мясу животных и животному белку могут быть разными. при этом смертность объясняется жирностью мяса. Некоторые исследования, изучающие связь между потреблением животного белка и смертностью, контролировали их анализ потребления жира. 12151618586264 Кроме того, различные методы, используемые при переработке и приготовлении мяса, могут дать дополнительное объяснение расхождения.

При интерпретации наших результатов необходимо учитывать, что люди не потребляют отдельные макроэлементы, такие как белки.Потребление с пищей других питательных веществ и биологически активных факторов в пищевых продуктах, содержащих белок, также может объяснять связь между потреблением белка и смертностью. Кроме того, когда вклад одного питательного вещества оценивается как риск заболевания, следует учитывать взаимодействие между питательными веществами в кишечнике. Некоторые исследования, включенные в этот мета-анализ, контролировали смешанные эффекты других макроэлементов (жиров или углеводов). мало изменилось, тогда как обратная связь между потреблением общего белка и смертностью от всех причин стала несущественной.Следовательно, потребление жиров с пищей вряд ли объясняет защитную связь между потреблением растительного белка и смертностью. Потребление белков животного и растительного происхождения может быть маркером более широких моделей диетического питания или даже социального класса, важным независимым предиктором многих последствий для здоровья. Наши результаты следует интерпретировать в этом контексте, и в будущих исследованиях следует рассмотреть, является ли потребление животных и растительных белков маркером общей диеты или социального класса.

Механизмы

В этом исследовании потребление растительного белка было обратно пропорционально связано со смертностью от всех причин и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Такой же результат наблюдался в отношении потребления общего белка и смертности от всех причин. Учитывая, что растительный белок является частью общего белка, наблюдаемая обратная связь между потреблением общего белка, по-видимому, связана с его компонентом растительного белка. Механизмы, посредством которых растительные белки могут влиять на здоровье человека, не очень хорошо известны. В то время как потребление животного белка было связано с повышенными концентрациями инсулиноподобного фактора роста 1, потребление растительных белков с пищей не было связано с повышенными уровнями.7475 Повышенный уровень инсулиноподобного фактора роста 1 был связан с повышенным риском возрастных заболеваний, таких как рак. 7677 Кроме того, пищевые растительные белки были связаны с благоприятными изменениями артериального давления, окружности талии, массы тела и тела. состав, который может помочь снизить риск нескольких хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые заболевания и диабет 2 типа.78 Потребление животного белка, независимо от массы тела, было связано с гиперхолестеринемией, тогда как потребление растительных белков было связано с низким уровнем плазмы холестерин.798081

Бактериальная ферментация растительных белков в кишечнике может помочь снизить выработку потенциально токсичных и канцерогенных метаболитов, таких как аммиак, амины, фенолы, метаболиты триптофана и сульфиды.82 Биоактивные пептиды, полученные из растительных белков, также могут быть полезны для здоровья. продвижение свойств. Эти белки и пептиды обладают антиоксидантной, противовоспалительной, антигипертензивной и антимикробной активностью. 838485 Было показано, что аноректические пептиды проявляют свою антиобезогенную активность за счет уменьшения потребления пищи.86 Более ранние исследования показали, что биоактивные пептиды могут снижать уровень холестерина в крови. 87 Кроме того, различные ассоциации между белками животного или растительного происхождения и риском смертности могут быть связаны с различиями в аминокислотном составе. Растительные белки содержат меньшее количество аминокислот лизина и гистидина, чем животные белки; Было показано, что высокое потребление этих аминокислот увеличивает секрецию липопротеинов, содержащих апо B.88. Следовательно, потребление растительных белков может быть связано с защитой от сердечно-сосудистых заболеваний через этот механизм.Помимо аминокислот, растительные белки богаты незаменимыми аминокислотами, такими как предшественники аргинина и пирувата, что, в свою очередь, может приводить к усилению регуляции глюкагона и снижению секреции инсулина.89 Действие глюкагона на гепатоциты опосредуется повышением циклической активности. концентрации аденозинмонофосфата, которые подавляют синтез необходимых ферментов для липогенеза de novo и усиливают рецепторы липопротеинов низкой плотности и продукцию антагониста инсулиноподобного фактора роста 1.89

Сильные и слабые стороны этого исследования

Этот метаанализ имеет несколько сильных сторон. Во-первых, большое количество участников и включенных смертей позволило нам количественно оценить связь между потреблением белка и риском смерти, что сделало его более мощным, чем любое отдельное исследование. Во-вторых, был проведен анализ реакции на дозу для оценки линейных и нелинейных ассоциаций. В-третьих, поскольку все включенные исследования были проспективными, влияние ошибки отзыва и отбора незначительно.Кроме того, мы рассмотрели подтипы общего потребления белка, включая белки животного и растительного происхождения. Эти данные дают исчерпывающее представление о связи между потреблением диетического белка и риском смертности на основе текущих данных.

Это исследование имеет некоторые ограничения, большинство из которых являются общими для наблюдательных исследований и метаанализов. Остаточные или неизмеряемые смешивающие факторы могли повлиять на величину связи между потреблением белка и смертностью. Хотя в большинстве исследований учитывались возможные факторы, влияющие на результат, некоторые не учитывали потребление других питательных веществ с пищей, а другие не рассматривали общее потребление энергии и ИМТ как коварианты.Отсутствие контроля над другими питательными веществами, такими как количество и тип диетического жира, который присутствует в большинстве пищевых источников белка, может повлиять на независимую связь потребления белка со смертностью. Кроме того, в некоторых исследованиях в этом обзоре не было представлено достаточно информации для включения в метаанализ «доза-реакция». Кроме того, в включенных когортах использовались различные методы оценки питания, в том числе анкеты по частоте приема пищи, воспоминания о питании и записи, а единицы потребления белка варьировались в разных исследованиях.Ошибки измерения при оценке диеты неизбежны и, как правило, недооценивают связь с потреблением белка. Кроме того, наши выводы о потреблении животного белка могут быть менее распространены на экономику с низким или средним уровнем дохода, в которой диеты богаты углеводами, а потребление животных источников низкое.

Выводы, последствия для политики и будущие исследования

Мы обнаружили, что высокое потребление общего белка было связано с более низким риском смертности от всех причин.Потребление растительного белка также было связано с более низким риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний, что согласуется с его благотворным влиянием на факторы кардиометаболического риска, включая липидный и липопротеиновый профиль крови, артериальное давление и гликемическую регуляцию. Эти результаты имеют важное значение для общественного здравоохранения, поскольку потребление растительного белка можно относительно легко увеличить, заменив животный белок, и это может иметь большое влияние на долголетие. Кроме того, дополнительные 3% энергии из растительных белков в день были связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин.Таким образом, наши результаты решительно подтверждают существующие диетические рекомендации по увеличению потребления растительных белков среди населения в целом. Экстраполяцию этих результатов на население мира следует проводить осторожно, поскольку большинство исследований, включенных в метаанализ, проводились в западных странах, а из других стран было сообщено о нескольких исследованиях. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования. Дополнительные исследования также должны быть сосредоточены на механизмах, посредством которых диетический белок влияет на смертность.

Что уже известно по этой теме
  • Было предложено употребление высокобелковых диет для контроля массы тела и улучшения кардиометаболических нарушений.

  • Регулярное употребление красного мяса и высокое потребление животных белков связано с несколькими факторами здоровья проблемы

  • Данные о связи между различными типами белков и смертностью противоречат друг другу

Что добавляет это исследование
  • Высокое потребление общего белка связано с более низким риском смертности от всех причин

  • Потребление растительного белка связано с более низким риском смертности от всех причин и от сердечно-сосудистых заболеваний, а дополнительные 3% энергии из растительных белков в день связаны с 5% снижением риска смерти от всех причин

  • Эти результаты подтверждают текущие диетические рекомендации по увеличению потребления растительных белков. в общей популяции

Карта протеома идентифицирует более 90 процентов всех белков человека | Spectrum

Теперь исследователи могут ссылаться на план человеческого белка, который выполнен более чем на 90 процентов.В новом отчете Human Proteome Organization, опубликованном в октябре, говорится о 17 874 новых белках, выявленных в период с 2010 по 2020 годы. Эти усилия основаны на вкладе почти 50 команд с 6 континентов.

Организация запустила проект «Протеом человека» в 2010 году как продолжение проекта «Геном человека». Протеом человека отражает тысячи модификаций генов, экспрессируемых в геноме. Цель проекта — лучше охарактеризовать и лечить расстройства человека на уровне белка.Как часть этого, он стремится идентифицировать весь протеом человека и сделать протеомику таким же центральным элементом исследований, как и геномика.

Изучение условий на уровне белка имеет основополагающее значение для их определения и лечения, поскольку белки отвечают за всю биологию, функции и поведение человека, говорит Марк Бейкер, ведущий исследователь проекта и профессор протеомики в Университете Маккуори в Австралии.

«Очень важно знать не только геном человека, но и то, как работает его протеом, если у него болезнь, например, рак», — говорит Бейкер.

P ulling белки:

В результате нового анализа оценочное общее количество известных белков человека составило 19 773. Классификация этих белков может помочь клиницистам лучше обнаруживать молекулярные процессы, влияющие на здоровье и болезни, а также диагностировать и лечить рак, нейродегенеративные заболевания и неврологические состояния, такие как аутизм.

Исследователи идентифицировали и классифицировали новые белки на основе пяти все более строгих доказательств.По словам авторов, около 9,6% белков, или 1899 из них, не прошли самый строгий уровень, но могут быть добавлены в каталог проекта в будущем с более тщательным отбором образцов редких клеток и улучшенными пределами обнаружения образцов.

Проект уже помог выявить гены, которые могут быть вовлечены в рак. Это также помогло исследователям подклассифицировать сердечно-сосудистые заболевания и точно и быстро обнаруживать инфекционные агенты, включая вирус SARS-CoV-2, ответственный за пандемию COVID-19.В будущем это может также привести к новым углам исследования болезни Альцгеймера, аутизма и других неврологических состояний.

По словам Бейкера, клиницисты и ученые, изучающие различные типы аутизма, будут изучать, какие белковые изменения возникают в результате соответствующих мутаций. Оттуда они могли исследовать белки, кодируемые генами, и создавать модели на животных для тестирования лечения, нацеленного на эти белки. По его словам, практически все лекарства нацелены на белки и их функции, а не на гены.

Проект предполагает картирование 95 процентов протеома человека в период с 2024 по 2027 год.Несколько лабораторий работают над улучшением протоколов проекта, и команда планирует разработать новую технологию, которая улучшит ее способность обнаруживать белки.

Связь между наличием цистеина в белках и сложностью организмов | Молекулярная биология и эволюция

Абстрактные

Встречаемость и относительное положение остатков цистеина были исследованы в белках различных видов. Рассмотрение случайного математического появления аминокислоты, кодируемой двумя кодонами (3.28%), цистеин недостаточно представлен во всех исследованных организмах. Представительство цистеина, по-видимому, положительно коррелирует со сложностью организма, варьируя от 2,26% у млекопитающих до 0,5% у некоторых представителей отряда Archeabacteria . Это наблюдение вместе с результатами, полученными при сравнении содержания цистеина в различных рибосомных белках, указывает на то, что эволюция использует преимущества увеличения использования остатков цистеина. Во всех изученных организмах, кроме растений, два цистеина часто обнаруживаются на расстоянии двух аминокислотных остатков (мотив C- (X) 2 -C).Известно, что такой мотив присутствует во множестве металлсвязывающих белков и оксидоредуктаз. Примечательно, что более 21% всех цистеинов было обнаружено в мотивах C- (X) 2 -C в Archea. Это наблюдение может указывать на то, что цистеин сначала появился в древних металлсвязывающих белках, а позже был введен в другие белки.

Введение

Цистеин уникален среди кодируемых аминокислот, поскольку он содержит реактивную сульфгидрильную группу.Следовательно, два остатка цистеина могут образовывать цистин (дисульфидную связь) между различными частями одного и того же белка или между двумя отдельными полипептидными цепями. Образование дисульфидной связи связано со сворачиванием белка и поддерживается ферментами тиолдисульфид оксидоредуктаза и протеиндисульфидизомераза (Loferer and Hennecke 1994; Noiva 1994; Raina and Missiakas 1997). Известно, что цитозольные белки содержат относительно мало дисульфидных связей, а системы глутаредоксина и тиоредоксина участвуют в поддержании групп -SH в восстановленной форме (Derman et al.1993; Стюарт, Ослунд и Беквит, 1998 г .; Чжун и др. 1998).

Простые структурные ограничения также могут мешать взаимодействию цистеинов. Из-за жесткой планарной природы пептидной связи два соседних цистеина не могут взаимодействовать. То же самое верно, если два цистеина разделены только одной аминокислотой. Основываясь на физических размерах и выравнивании аминокислотных остатков в конфигурациях альфа-спирали и бета-поворотов, два цистеина наиболее близки друг к другу, когда они разделены двумя другими аминокислотами (C- (X) 2 -C мотив; X может стоять для любой кодированной аминокислоты).В самом деле, известно, что мотивы C- (X) 2 -C являются хорошо законсервированными частями различных железо-серных белков и оксидоредуктаз (Shuber et al. 1986; Ammendola et al. 1992). Однако мы признали, что появление доменов C- (X) 2 -C не ограничивается этими группами белков. Кроме того, количество доменов C- (X) 2 -C оказалось удивительно высоким в большой случайно выбранной популяции известных белков Saccharomyces cerevisae .

Эти наблюдения побудили нас проанализировать, возникли ли цистеины случайным образом или организованы преимущественно в мотивы C- (X) 2 -C в известных белках различных видов.Перед проведением такого анализа необходимо было проанализировать наличие цистеинов и других кодируемых аминокислот в белках различных видов. Цистеин кодируется триплетами кодонов UGU и UGC соответственно. Все известные организмы содержат цистеины в своих белках.

Поскольку все известные живые организмы содержат одни и те же 20 кодированных аминокислот, нет прямого способа узнать, была ли та или иная аминокислота введена раньше или позже в процессе эволюции. С другой стороны, жизнь на Земле могла возникнуть с примитивных организмов, содержащих известные 20 кодированных аминокислот.Доказательства, подтверждающие постепенное расширение генетического кода, в первую очередь основаны на аномальном распределении кодонов у различных видов (Osawa et al. 1992; Bauman and Oro 1993).

Кроме того, Doring и Marliere (1998) показали, что мутантные тРНК, которые включают цистеин в положениях, соответствующих кодонам изолейцина или метионина, могут сохраняться в Escherichia coli. Токсичность неправильного кодирования цистеина была низкой, что доказывает, что цистеин является приемлемой заменой в большинстве положений белка.Таким образом, включение цистеина может преодолеть стерические и полярные ограничения, которые ограничивают эволюцию генетического кода.

Таким образом, возможно, что цистеин был введен на относительно поздней стадии эволюции путем заимствования некоторых кодонов другой аминокислоты (серин, глицин). Если синтез боковой цепи аминокислоты прогрессирует тем же или подобным путем (ами) биосинтеза, полученные аминокислоты физико-химически подобны (например, Ile, Val, Leu, Phe, Tyr, Asp, Glu) (Miseta 1989) .Важно отметить, что физико-химически родственные аминокислоты занимают аналогичные кодоны (Jungck 1978; Weber and Lacey 1978). Следовательно, генетический код разработан таким образом, чтобы свести к минимуму вероятность того, что изменение одного нуклеотидного основания приведет к замене на физико-химически другую аминокислоту.

Результатом нецелевого введения цистеина должно было быть то, что многие цистеины оказались не в «оптимальных местах». Последующая эволюция должна была исправить эти «ошибки», оставив цистеины в положениях, где их физико-химические свойства могли быть использованы на благо организма.Одновременно мутации, приводящие к триплетам, кодирующим цистеин, способствовали развитию новых, более сложных белков.

Основываясь на этой гипотезе, можно было ожидать найти простые организмы с относительно небольшим количеством цистеинов и сложные организмы со значительно большим количеством цистеинов. Точно так же можно ожидать обнаружения цистеинов в ограниченном количестве белковых доменов у простых организмов.

В настоящем отчете мы пытаемся выделить взаимосвязь между сложностью различных организмов и наличием цистеина в их белках.

Материалы и методы

Последовательности белков, файлы данных последовательностей и анализ аминокислотного состава

Анализ последовательностей проводился на файлах данных последовательностей, созданных из последовательностей, хранящихся в базе данных SwissProt (CDPROT31). Файлы данных последовательности были созданы с помощью правила выбора. В правиле отбора указывается научное название вида. Если указано, также было указано субклеточное расположение белков.Затем были отредактированы файлы сохраненных данных, содержащие каталоги последовательностей белков. Это редактирование ограничивалось удалением нескольких поврежденных файлов последовательностей, для которых последующие программы анализа данных не могли работать.

Были созданы следующие файлы данных: Homo sapiens (человек), 2681 последовательность белка; Mus musculus (мышь), 1727; Bos taurus (крупный рогатый скот), 719; Drosophila melanogaster (плодовая муха), 624; Caernorhabditis elegans, 690; Zea mays (кукуруза), 287; Orysa sativa (рис), 219; Lycopersicon esculentum (томат), 117; Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи), 3 127; E.coli, 3151; Rhodobacter sphaeroides, 58; Pseudomonas aeruginosa, 214; Haloarcula marismortui ( ранее Halobacterium marismortui ), 62; и Thermus aquaticus, 88. В некоторых случаях для анализа использовались белки родственных видов. Файлы данных для различных Cyanobacteria содержали 556 последовательностей, файлы для Archea содержали 553 последовательности, а файлы для Sulpho-archea содержали 137 последовательностей.Файлы данных для рибосомных белков включали 66 последовательностей для людей, 134 последовательности для дрожжей, 59 последовательностей для E. coli, и 51 последовательность для H. marismortui.

Поскольку данные были сгенерированы и предназначались для сравнения файлов данных, содержащих разное количество последовательностей белков, было важно рассчитать стандартные отклонения любых результатов для файлов данных меньшего и большего размера. Таким образом, мы сгенерировали пять файлов данных, каждый из которых содержит 50 последовательностей S. cerevisiae из , с помощью случайного генератора.Встречаемость 20 кодированных аминокислот была проанализирована в пяти файлах данных, и были рассчитаны средние значения и стандартные отклонения. Мы обнаружили, что в этом случае среднее значение SD для 20 аминокислот составляло 5,57%. Например, мы обнаружили 291,2 ± 36,8 остатков цистеина (среднее ± стандартное отклонение). Когда каждая из пяти баз данных S. cerevisiae содержала 100 или 200 случайно выбранных последовательностей белков вместо 50, средние значения SD снизились до 3,50% и 2,21% соответственно.

Несомненно, файлы данных меньшего размера не отражают средний белковый состав вида, а также более крупные файлы.Мы также отмечаем, что эти файлы данных были созданы не генератором случайных чисел, а скорее специфическими интересами исследователей. По этой причине мы хотели быть максимально осторожными при интерпретации данных в небольших файлах данных. Файл данных, содержащий менее 50 последовательностей, не использовался. Кроме того, создание комбинированных файлов данных по родственным видам с большим количеством последовательностей было направлено на уменьшение стандартной ошибки.

Был проанализирован аминокислотный состав белков в файле данных, при этом общее количество 20 кодированных аминокислот составило 100%.Содержание цистеина (и любой другой аминокислоты) выражали как процент от общего количества аминокислот.

Корректировка данных аминокислотного состава для содержания ГХ по сравнению с содержанием AT кодирующей ДНК

Известно, что содержание GC по сравнению с содержанием AT кодирующих последовательностей варьируется в широком диапазоне у разных видов. Цистеин может кодироваться UGU или UGC. Следовательно, только содержание GC в положении первого и второго кодона влияет на появление цистеина.Общее количество кодирующих GC и усредненное содержание GC первой и второй буквы кодона (значения выделены курсивом) видов, перечисленных в отчете, следующие: люди — 52,75%, 49,24% ; крупный рогатый скот — 52,86%, 48,37% ; мыши — 52,76%, 49,25% ; D. melanogaster —54,53%, 48,95% ; C. elegans —42,37%, 43,94% ; кукуруза — 55,69%, 50,67% ; рис — 56,16%, 51,03% ; томаты — 42,74%, 45,26% ; С.cerevisae —39,72%, 40,60% ; Цианобактерии — 32,36%, 41,8% ; E. coli —51,37%, 49,60% ; R. sphaeroides —67,86%, 57,69% ; P. aureginosa —64,06%, 55,09% ; H. marismortui —63,69%, 55,00% ; T. aquaticus —66,57%, 55,45 %; Sulpho-archea —43,12%, 45,71%.

Ожидается, что увеличение содержания GC в положении первого кодона окажет отрицательное влияние на содержание цистеина в биологических видах, поскольку первая буква кодона — U.Увеличение содержания GC второй буквы кодона должно иметь положительный эффект на содержание цистеина, потому что вторая буква кодона — G. Кроме того, (A + U) + (G + C) = 1 (где 1 — общее количество нуклеотидов. содержание вида). Поскольку (G + C) = 1 — (A + U), связь между вероятностью кодирования цистеина (Pcys) и содержанием (G + C) кодирующей ДНК может быть описана как Pcys = (G + C) * (1 — (G + C)). Поскольку кривая вероятности довольно плоская в диапазоне содержания GC от 40% до 60%, скорректированные значения никогда не отличаются от исходных данных более чем на 3.5%. В тексте и / или в подписях к рисункам указывается, были ли данные скорректированы с учетом фактического содержания GC для видов.

Анализ аминокислотного расстояния и гомологии белков

Вышеупомянутые файлы данных использовались для анализа встречаемости различных аминокислотных последовательностей. Анализировали наличие последовательности C- (X) n -C. C — однобуквенная метка для цистеина, X — любая другая аминокислота, и n — количество повторов, 0–22 в наших исследованиях.Поскольку последовательность зонда C- (X) n -C может быть наложена на любую последовательность заданной длины еще раз, чем последовательность зонда C- (X) n +1 -C, соответствующая коррекция может осуществляться. Однако мы обнаружили, что полученная поправка не повлияла существенно на наши результаты, и по этой причине она была опущена.

Для последовательности C- (X) 2 -C мы также проанализировали наличие всех индивидуальных последовательностей в файлах данных людей, плодовых мух, E.coli, и Archea. Выравнивание аминокислотных последовательностей проводили в соответствии с методом, разработанным Myers and Miller (1988). Мы использовали структурную генетическую матрицу, основанную на работе Фенга, Джонсона и Дулиттла (1984) со стоимостью открытого пробела 10 и стоимостью единицы пробела 5.

Результаты

Появление цистеина в белках разных видов

Сначала мы исследовали наличие цистеина в известных белках различных видов.Для этого были подсчитаны встречаемости 20 кодированных аминокислот в репрезентативных образцах (файлах данных) людей, крупного рогатого скота, мышей, плодовых мух, C. elegans, кукурузы, риса, томатов, дрожжей, цианобактерий, цианобактерий. E. coli, R. sphaeroides, P. aeruginosa, H. marismortui, T. aquaticus, и Sulpho-archea. Сумма всех 20 кодированных аминокислот считалась 100%.

Цистеин — относительно редкая аминокислота в белках исследованных организмов (рис.1). Анализы белков человека, крупного рогатого скота и мыши выявили почти идентичные (2,26%) встречаемости цистеина. Белки плодовой мухи C. elegans содержали несколько меньше цистеина (1,90% и 1,97% соответственно). Белки кукурузы, риса и томатов содержат 1,62–1,69% цистеина. Среди исследованных эукариот дрожжи содержали меньше всего цистеина (1,21%).

Среди исследованных прокариот цианобактерий, E. coli, P. aeruginosa, и R. sphaeroides содержали 1.3–1,13% цистеина, что несколько меньше, чем у S. cerevisiae.

Были изучены также представители вновь созданного ордена Archea (Woese, Gupta, 1981; Woese, Kandler, and Wheelis, 1990). Мы обнаружили, что содержание цистеина у крайнего галофила H. marismortui и термофила T. aquaticus было самым низким среди исследованных видов (0,49% и 0,41% соответственно). Точно так же низкое представительство цистеина очевидно у Halobacterium salinarium (данные не показаны) и членов группы Sulpho-archea .Все данные были скорректированы с учетом фактического содержания видов по ГХ (использованного в качестве фоновой вероятности), как описано в «Материалы и методы».

Отметим, что фактические и скорректированные по ГХ уровни цистеина были почти идентичны для большинства видов. (Наибольшая разница между этими значениями была у S. cerevisiae, , для которых фактическое содержание цистеина составляло 1,25%, тогда как исправленное GC было 1,21%.)

В то время как белки порядка Archea могут содержать от четырех до В пять раз меньше цистеина, чем в белках млекопитающих, кажется, что цистеин недостаточно представлен во всех исследованных организмах.Учитывая, что у этих организмов 61 смысловой кодон и два кодона отнесены к цистеину, (100/61) × 2 = 3,28%. Диапазон вероятности с поправкой на GC составляет 3,23–3,28% для изученных видов.

Мы также подсчитали количество белков с хотя бы одним остатком цистеина и без него у некоторых видов. На рисунке 2 показано, что около 92% белков человека содержат один или несколько остатков цистеина. Аналогичные числа были получены для белков плодовой мухи и дрожжей. Умеренное увеличение количества белков, не содержащих цистеин, очевидно для E.coli, , но более 50% известных белков H. marismortui не содержат ни одного остатка цистеина. Аналогичные проценты могут быть получены для других родственных видов, перечисленных на рисунке 1.

Отметим, что средние длины белков не равны в разных файлах данных (видах) (подробности см. В Материалы и методы ).

Наличие цистеина в рибосомальных белках различных видов

Известно, что одна или несколько дисульфидных связей часто обнаруживаются в экскретируемых белках или белках плазматической мембраны.Напротив, цитозольные белки часто лишены дисульфидных связей. Известно, что цитозольные цистеины поддерживаются в тиоловой форме системами глутаредоксина и тиоредоксина, и по этой причине нехватка дисульфидных мостиков в цитозольных белках может приводить или не приводить к снижению содержания цистеина в белках. Однако одна из гипотетических причин повышенного количества цистеина в белках эукариот, особенно у млекопитающих, может заключаться в том, что сложные организмы могут содержать более широкий спектр внеклеточных белков, богатых цистеином.Поэтому мы изучили, содержат ли известные рибосомные белки млекопитающих больше цистеина, чем белки менее развитых организмов. Похоже, что рибосомные белки содержат меньше остатков цистеина у людей, плодовых мушек, дрожжей и E. coli по сравнению со средним содержанием цистеина в их белках (рис. 3). Это не относится к H. maresmortui. Однако общая тенденция, то есть менее развитые организмы, содержащие меньше остатков цистеина, остается в силе.

Мы также отобрали 10 рибосомных белков человека, для которых можно восстановить родственные последовательности для дрожжей, E.coli, и H. marismortui (таблица 1). Мы обнаружили, что объединенные 10 рибосомных белков человека содержат 2404 аминокислоты и 30 цистеинов среди них. Таким образом, их содержание цистеина составляло 1,25%, что значительно меньше среднего содержания цистеина в человеческих белках (2,26%). Однако среднее содержание цистеина в их родственных рибосомных белках в дрожжах составляло 0,42%, за ними следовали E. coli с 0,19% и H. maresmortui с 0,11%. Поправка на содержание GC для различных видов существенно не повлияла на данные.Рибосомные белки, перечисленные в таблице 1, показали 60-78% идентичности / сходства между людьми и дрожжами (RL6 является исключением; он показывает незначительную идентичность / сходство между людьми и дрожжами). Несмотря на это, два из трех цистеинов были введены недавно в рибосомные белки человека.

Цистеины в белках человека были обнаружены вместо аланина ( n = 8), треонина ( n = 4), серина ( n = 4), валина ( n = 4), изолейцина ( n = 1), глицин ( n = 1,) и глутамин ( n = 1) в дрожжах.Часто эти замены обнаруживались в хорошо консервативных областях рибосомных белков.

В заключение, рибосомные белки относительно бедны цистеином, но общая взаимосвязь между их содержанием цистеина у различных видов (рис. 3) аналогична общей тенденции, показанной на рис. 1. Из этих данных следует, что эволюционная тенденция способствует включению большего количества остатков цистеина в белки более сложных организмов.

Содержание GC по сравнению с содержанием AU кодирующих ДНК и их связь с наличием цистеинов

Простейшим объяснением низкого содержания цистеина в белках у представителей Archea могло бы быть то, что содержание GC в ДНК коррелирует с наличием цистеина в белках различных видов.Поскольку многие представители Archea имеют ДНК с высоким содержанием GC, наличие аминокислот, которые кодируются триплетами, богатыми UA, не является предпочтительным. Однако цистеин может кодироваться триплетами UGU и UGC соответственно. Можно обнаружить сильную предвзятость в пользу использования C, а не U в позиции третьего кодона для кодирования цистеина у представителей Archea и других видов, богатых GC (данные не показаны). Поскольку двумя важными кодонными буквами для цистеина являются U и G, содержание GC в первых двух положениях кодона было использовано для корректировки наших данных, как описано в «Материалы и методы».

Кроме того, мы изучили, следуют ли вхождения других аминокислот, кодируемых UA- или GC-богатыми триплетами, тенденциям, аналогичным таковому для цистеина у различных видов. Таблица 2 показывает, что ни фенилаланин (кодоны UUU и UUC), ни тирозин (UAU и UAC), ни изолейцин (AUU, AUC и AUA) не следуют тенденциям, аналогичным тенденциям цистеина среди изученных видов. То же самое верно и для других аминокислот (данные не показаны).

Неслучайное присутствие остатков цистеина в белках разных видов

Затем мы исследовали некоторые аспекты пространственного распределения цистеинов в белках различных видов.Чтобы ответить на вопрос, существуют ли какие-то предпочтительные положения двух цистеинов относительно друг друга, мы провели системный поиск в репрезентативных файлах данных о белках различных видов. В качестве зонда применялась поисковая строка C- (X) n -C. Здесь X обозначает любую аминокислоту, тогда как n — целое число от 0 до 22. Поскольку файлы данных для разных видов были очень разного размера, числа, представляющие появление C- (X) n Последовательности -C в диапазоне n = 0–22 усреднялись и считались 1 для каждого вида.

На рис. 4 показано наличие последовательностей C- (X) n -C у различных видов в диапазоне n = 0–8. Мы обнаружили, что последовательность C- (X) 2 -C чаще встречается у всех исследованных видов, кроме растений. Таким образом, человеческие последовательности (другие млекопитающие демонстрируют аналогичные паттерны) содержат более чем в 1,5 раза больше мотивов C- (X) 2 -C, чем мотивов C-X-C или C- (X) 3 -C. По сути, такая же картина наблюдалась в D.melanogaster и C. elegans. Примерно каждый пятый белок содержал одну или несколько последовательностей C- (X) 2 -C у этих видов (555 из 2681 белка человека и 131 из 624 белков плодовой мухи). Интересно, что белки растений не содержали выдающегося количества последовательностей C- (X) 2 -C, как показано на примере кукурузы. Чтобы выяснить, все ли растения похожи на кукурузу, мы также изучили белки пшеницы, риса и томатов. Мы нашли аналогичные результаты (данные не показаны), подтверждающие, что растительные белки не имеют высокой репрезентативности последовательностей C- (X) 2 -C.Однако белки хлоропластов различных растений демонстрируют паттерны C- (X) 2 -C, аналогичные паттернам бактерий (данные не показаны).

Свободноживущий организм S. cerevisiae, , который имеет более низкое содержание цистеина по сравнению с людьми (рис. 1), имеет более 5% от общего содержания цистеина, расположенного в мотивах C- (X) 2 -C .

Относительное количество мотивов C- (X) 2 -C было дополнительно увеличено у E. coli и других эубактерий, но наиболее заметное увеличение было у представителей Archea. Из 1063 цистеинов, обнаруженных в 553 известных белках, 232 остатка цистеина были обнаружены в мотивах C- (X) 2 -C. Таким образом, более 21% цистеинов расположены по этому конкретному образцу.

Чтобы выяснить, расположена ли какая-либо другая аминокислота по схеме, подобной структуре цистеина, мы исследовали другие 19 аминокислот в файлах данных S. cerevisiae и E. coli . Наши результаты показали, что ни одна другая аминокислота не показала распределение, подобное цистеину, в белках S.cerevisiae или E. coli (данные не показаны).

Затем мы проанализировали различные мотивы C- (X) 2 -C у людей, дрожжей, E. coli, и представителей Archea. Как и ожидалось, некоторые мотивы C- (X) 2 -C были более многочисленными, чем другие. У людей вместо X имеется много остатков глутаминовой кислоты (и других заряженных аминокислот). Белки цинковых пальцев, металлотионены и дегидрогеназы могут содержать несколько из этих мотивов. Однако 555 из 2681 исследованных белков человека содержат по крайней мере один мотив C- (X) 2 -C, и подробное обсуждение и обсуждение их возможной взаимосвязи и сходства с их братьями и сестрами выходит за рамки настоящего отчета.Здесь достаточно заявить, что любая возможная комбинация аминокислот была найдена хотя бы один раз. Кроме того, наиболее распространенные мотивы C- (X) 2 -C в файлах данных людей, дрожжей, E. coli, и Archea отличаются, хотя некоторые характерные композиционные особенности определенно присутствуют. Одним из таких случаев является отмеченное предпочтительное наличие полярных заряженных аминокислот у млекопитающих. Дрожжи, E. coli, и Archea , по-видимому, также содержат ряд остатков C-P-X-C или C-X-P-C.

Обсуждение

Цистеин — единственная кодируемая аминокислота, которая несет реактивную сульфгидрильную группу. Образуя внутри- и межцепочечные дисульфидные связи, он играет особую роль в структуре белка (Noiva 1994; Raina and Missiakas 1997). По-видимому, не менее важно, чтобы большинство цистеинов цитозольных белков поддерживалось в восстановленной тиоловой форме (Derman et al. 1993).

В настоящей работе мы изучали наличие цистеина у разных видов.Мы обнаружили, что представление цистеина в различных организмах имеет одну общую черту: цистеин недостаточно представлен в белках всех исследованных видов (рис. 1). Однако содержание цистеина в белках разных видов может составлять всего 0,4–0,5% в Archea, , тогда как белки млекопитающих обычно содержат около 2,26% остатков цистеина.

Более высокое содержание цистеина в белках более сложных организмов может быть частично объяснено большим количеством нецитозольных белков, богатых дисульфидными связями.Естественно, относительное отсутствие дисульфидных связей указывает, но не доказывает, что цитозольные белки относительно бедны цистеином. Тем не менее, наши результаты показывают, что рибосомные белки бедны цистеином по сравнению со средним содержанием цистеина в белках идентичных видов (рис. 3).

Однако увеличение содержания цистеина в белках сложных видов организмов справедливо и для рибосомных белков. Мы продемонстрировали, что родственные рибосомные белки имеют тенденцию включать больше цистеинов у более развитых видов (рис.3 и таблица 1). Например, несмотря на большое сходство между рибосомными белками человека и дрожжей, первый содержит почти в три раза больше остатков цистеина. Следовательно, нельзя не отметить взаимосвязь между повышенной сложностью и повышенным представлением цистеина (рис. 1).

Важно отметить, что эта тенденция уникальна для цистеина, поскольку другие аминокислоты не следуют той же тенденции. Мы объясняем описанные выше явления, предполагая, что эволюция использует преимущества более широкого использования цистеина.Уникальная способность цистеина формировать структуру белка, вероятно, чаще используется в развитых организмах.

Повышенное использование цистеина в развитых организмах может быть исследовано в свете теорий о распределении кодонов. Короче говоря, возможно, что даже примитивные древние организмы использовали кодовую таблицу, очень похожую на ту, которая используется в современных организмах. В качестве альтернативы, древняя кодовая таблица могла кодировать менее 20 аминокислот, а нынешнее распределение кода может быть результатом прогрессивного деления кода (Wong 1975, 1976, 1988).Во время этого гипотетического процесса кодоны, назначенные данной аминокислоте, были общими с другими аминокислотами. Аргументы за и против этих теорий выходят за рамки настоящего отчета. С одной стороны, проблема с «теорией совместного использования кода» заключается в том, что новое распределение кодона — даже если замещающая аминокислота является физико-химически родственным братом — вызовет широко распространенные структурные и функциональные изменения.

С другой стороны, тот факт, что некоторые организмы содержат «аномальное» распределение кода, поддерживает гипотезы об эволюции кода и совместном использовании кода (Osawa et al.1990, 1992; Джукс и Осава 1993). Также Doring и Marliere (1998) показали, что мутантные тРНК, которые включают цистеин в положениях, соответствующих изолейцину или метионину, могут сохраняться в E. coli. Токсичность неправильного кодирования цистеина была низкой, что доказывает, что цистеин является приемлемой заменой в большинстве положений белка.

Наши результаты показывают, что введение цистеина происходило постепенно в процессе эволюции (рис. 1), а прогрессирующие мутации привели к сдвигу в сторону увеличения использования цистеина.Следовательно, наше наблюдение не обеспечивает прямой поддержки совместного использования кодонов, но указывает на возможность того, что цистеин мог появиться «поздно» по сравнению с другими аминокислотами.

Мы также обнаружили своеобразную неслучайность в расположении цистеинов; а именно, два цистеина, разделенные двумя другими аминокислотами, встречаются с исключительно высокой частотой. Домен C- (X) 2 -C чрезмерно представлен в белках ряда видов. Это чрезмерное представительство становится все более и более выраженным среди примитивных организмов, в результате чего более 21% общего количества цистеинов находится в пределах мотивов C- (X) 2 -C у членов порядка Archea .

Наше объяснение этого явления состоит в том, что первый и четвертый аминокислотные остатки в альфа-спирали или в конформациях бета-витка наиболее близки друг к другу, соответственно. Обнаружено, что аминокислоты, которые наиболее распространены в β-поворотах, относятся к четко определенной части генетического кода. Поскольку эта группа аминокислот содержит биосинтетические предшественники других аминокислот, возможно, что эти аминокислоты и β-повороты были более многочисленны на ранней стадии эволюции (Jurka and Smith 1987).

C- (X) 2 -C мотивы являются важными доменами металл-связывающих белков и оксидоредуктаз (Shuber et al. 1986; Ammendola et al. 1992). Каммак, Холл и Рао (1971) предположили, что ферредоксины играли важную роль в ранней эволюции.

Очень высокая распространенность мотивов C- (X) 2 -C в примитивных организмах, вероятно, связана с относительной важностью короткодействующих взаимодействий внутриполипептидных цепей, в отличие от дальнодействующих взаимодействий внутриполипептидных цепей и интерполипептидных цепей. взаимодействия.В то время как первое было более важным для древних организмов, последние два типа взаимодействий становятся все более и более важными в дальнейшем в эволюции. Это может объяснить наблюдение, что увеличение содержания цистеина привело к относительному уменьшению количества цистеинов, присутствующих в мотивах C- (X) 2 -C.

Несмотря на относительное уменьшение количества цистеинов в мотивах C- (X) 2 -C, мы обнаружили 555 таких мотивов в 2681 изученном белке человека. Факторы транскрипции, подобные цинковому пальцу или цинковому пальцу, используются в ряде белков, которые возникли в многоклеточных организмах.К ним относятся различные рецепторы гормонов. Следовательно, эволюция привела ко многим новым применениям белков с доменами C- (X) 2 -C, но еще больше белков приобрели цистеины в различных других положениях.

Таблица 1 Цистеин в белках рибосом разных видов

Таблица 1 Цистеин в белках рибосом разных видов

Таблица 2 Встречаемость аминокислотных остатков Phe, Tyr, Ile и Cys в белках различных видов (%)

Таблица 2 Встречаемость аминокислотных остатков Phe, Tyr, Ile и Cys в белках различных видов (%) )

Рис.1. — Наличие цистеина в белках различных видов. Содержание цистеина выражается в процентах (ось Y). Сумма всех 20 кодированных аминокислот считалась 100%. Все данные были скорректированы на содержание ГХ по сравнению с содержанием АТ видов, как описано в «Материалы и методы». Поскольку цистеин имеет 2 кодона из 61 смыслового кодона, математическая вероятность появления цистеина составляет 3,28% (последний столбец). Диапазон скорректированных данных ГХ составляет 3,23–3,28% для различных видов

Рис.1. — Наличие цистеина в белках различных видов. Содержание цистеина выражается в процентах (ось Y). Сумма всех 20 кодированных аминокислот считалась 100%. Все данные были скорректированы на содержание ГХ по сравнению с содержанием АТ видов, как описано в «Материалы и методы». Поскольку цистеин имеет 2 кодона из 61 смыслового кодона, математическая вероятность появления цистеина составляет 3,28% (последний столбец). Диапазон скорректированных данных ГХ составляет 3,23–3,28% для различных видов

Рис.2. — Белки с по крайней мере одним остатком цистеина и без него у различных видов. Черная часть сложенного столбца представляет белки с цистеином, а белая часть представляет белки без единого остатка цистеина. Сумма всех проанализированных белков считалась 100% (ось Y).

Рис. 2. — Белки с по крайней мере одним остатком цистеина и без него у различных видов. Черная часть сложенного столбца представляет белки с цистеином, а белая часть представляет белки без единого остатка цистеина.Сумма всех проанализированных белков считалась 100% (ось Y)

.

Рис. 3. — Содержание цистеина в рибосомных белках (черные столбцы) различных видов. Также показано общее содержание цистеина в белках (пустые столбцы) различных видов. Содержание цистеина выражается в процентах от 20 кодированных аминокислот (ось Y). Данные скорректированы по ГХ.

Рис. 3. — Содержание цистеина в рибосомных белках (черные столбцы) различных видов. Также показано общее содержание цистеина в белках (пустые столбцы) различных видов.Содержание цистеина выражается в процентах от 20 кодированных аминокислот (ось Y). Данные скорректированы по GC

Рис. 4. — Относительное положение цистеинов (закрашенные квадраты) и глицинов (пустые квадраты) на участке аминокислот ≤8 ( n ≤ 8). Встречаемость остатков цистеина и глицина была проанализирована для n = 0–22, и средняя встречаемость рассматривалась как 1. Общие значения встречаемости составили 24 484 для человека, 7 475 для Drosophila, 877 для кукурузы, 9 602 для S.cerevisae, 4515 для E. coli, и 545 для H. maresmortui. Фактическое вхождение отображается на оси Y; n отображается по оси X. Данные скорректированы с помощью ГХ.

Рис. 4. Относительные положения цистеинов (закрашенные квадраты) и глицинов (пустые квадраты) на участке аминокислот ≤8 ( n ≤ 8). Встречаемость остатков цистеина и глицина анализировалась для n = 0–22, и средняя встречаемость принималась за 1.Общие значения встречаемости составили 24 484 для людей, 7 475 для Drosophila, 877 для кукурузы, 9 602 для S. cerevisae, 4515 для E. coli, и 545 для H. maresmortui. Фактическое вхождение отображается на оси Y; n отображается по оси X. Данные скорректированы по GC

Мы благодарим докторов наук. Дэвида М. Бедвелла, Миклоша Келлермайера, Иштвана Саймона и Дениса Н. Уитли за критическое прочтение рукописи. Мы благодарим Андраша Раба за техническую помощь.Работа поддержана грантом Министерства здравоохранения Венгрии (T-04 035/99).

цитированная литература

Аммендола С., К. А. Райя, К. Карузо, Л. Камарделла, С. Д’Аурия, М. Де Роса и М. Росси.

1992

. Термостабильная НАД (+) — зависимая алкогольдегидрогеназа из Sulfolobus solfataricus: определение последовательности генов и белков и связь с другими алкогольдегидрогеназами. Биохимия 31 : 12514–12523.

Baumann, U., и Дж. Оро.

1993

. Три этапа эволюции генетического кода. Биосистемы 29 : 133–141.

Каммак Р., Д. Холл и К. Рао.

1971

. Ферредоксины: это живые окаменелости? New Sci. 23 : 696–698.

Дерман, А. И., В. А. Принц, Д. Белин и Дж. Беквит.

1993

. Мутации, которые позволяют образовывать дисульфидные связи в цитоплазме Escherichia coli. Наука 262 : 1744–1747.

Доринг В. и П.Марлиер.

1998

. Термостабильная НАД (+) — зависимая алкогольдегидрогеназа из Sulfolobus solfataricus : определение последовательности гена и белка и связь с другими алкогольдегидрогеназами. Генетика 150 : 543–551.

Фэн Д. Ф., М. С. Джонсон и Р. Ф. Дулиттл.

1984

. Прогрессивное выравнивание аминокислотных последовательностей и построение из них филогенетических деревьев.

J. Mol. Evol.

21

:

112

–125.

Джукс, Т. Х. и С. Осава.

1993

. Эволюционные изменения генетического кода.

Комп. Biochem. Physiol. B Комп. Biochem.

106

:

489

–494.

Юнгк, Дж. Р.

1978

. Генетический код как периодическая таблица.

J. Mol. Evol.

2

:

211

–224.

Юрка Дж. И Т. Ф. Смит.

1987

. β превращается в раннюю эволюцию: хиральность, генетический код и биосинтетические пути. Симпозиумы Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии.Vol. LII. Симпозиум Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии, Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк.

Лоферер, Х. и Х. Хеннеке.

1994

. Белковые дисульфид оксидоредуктазы у бактерий.

Trends Biochem. Sci.

19

:

169

–171.

Мисета, А.

1989

. Роль молекул-предшественников аминокислот, связанных с белками, в организации генетических кодонов.

Physiol. Chem. Phys.

21

:

237

–242.

Майерс, Э.W. и W. Miller.

1988

. Оптимальные выравнивания в линейном пространстве.

Comput. Прил. Biosci.

4

:

11

–17.

Нойва, р.

1994

. Ферментативный катализ образования дисульфидов.

Protein Expr. Purif.

5

:

1

–13.

Осава, С., Т. Х. Джукс, К. Ватанабэ и А. Муто.

1992

. Недавние доказательства эволюции генетического кода.

Microbiol. Ред.

56

:

229

–264.

Осава С., А. Муто, Т. Х. Джукс и Т. Охама.

1990

. Эволюционные изменения генетического кода.

Proc. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci.

241

:

19

–28.

Райна С. и Д. Миссиакас.

1997

. Образование и разрыв дисульфидных связей.

Annu. Rev. Microbiol.

51

:

179

–202.

Шубер, А. П., Э. К. Орр, М. А. Рекни, П. Ф. Шендель, Х. Д. Мэй, Н. Л. Шауэр и Дж. Г. Ферри.

1986

.Клонирование, экспрессия и нуклеотидная последовательность генов формиатдегидрогеназы из methanobacterium formicicum.

J. Biol. Chem.

261

:

12942

–12947.

Стюарт, Э. Дж., Ф. Ослунд и Дж. Беквит.

1998

. Образование дисульфидной связи в цитоплазме Escherichia coli: изменение роли тиоредоксинов in vivo.

EMBO J.

17

:

5543

–5550.

Вебер, А. Л., и Дж. К. Лейси.

1978

. Корреляции генетического кода: аминокислоты и их антикодоновые нуклеотиды.

J. Mol. Evol.

2

:

199

–210.

Вёзе, К. Р. и Р. Гупта.

1981

. Архебактерии просто производные от «прокариот»? Природа 289 : 95–96.

Вёзе, К. Р., О. Кандлер и М. Л. Уилис.

1990

. К естественной системе организмов: предложение о доменах Archaea, Bacteria и Eucarya. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 87 : 4576–4579.

Вонг, Дж. Т. Ф.

1975

. Коэволюционная теория генетического кода.Proc. Natl. Акад. Sci. США 72 : 1909–1912.

———.

1976

. Эволюция универсального генетического кода. Proc. Natl. Акад. Sci. США 73 : 2336–2340.

———.

1988

. Эволюция генетического кода.

Microbiol. Sci.

5

:

174

–181.

Чжун Л., Э. С. Арн-Эр, Дж. Люнг, Ф. Ослунд и А. Холмгрен.

1998

. Тиоредоксинредуктаза крысы и теленка гомологична глутатионредуктазе с удлинением на карбоксильном конце, содержащим консервативный каталитически активный предпоследний остаток селеноцистеина.

J. Biol. Chem.

273

:

8581

–8591.

Все ли белки созданы равными?

Новое исследование утверждает, что источники животного белка обеспечивают больший чистый прирост белка по сравнению со своими аналогами на растительной основе и, следовательно, не должны считаться равными.

Белок необходим для здоровья и питания человека. Это ни для кого не станет новостью, но, учитывая, что рост растительных диет, казалось бы, неудержим, в последнее время было проведено множество исследований, чтобы оценить, насколько растительный белок сопоставим с его аналогами животного происхождения.Тем не менее, одна группа ученых утверждает, что, основываясь на недавних исследованиях, растительные белки не следует рассматривать как заменитель белков животного происхождения.

В Руководстве по питанию для американцев на 2020-2025 годы (DGA) опубликована рекомендация «в унциях», чтобы помочь потребителям удовлетворить потребности в белке с помощью различных источников белковой пищи. Например, DGA утверждают, что одна унция мяса эквивалентна одному вареному яйцу, четверти стакана красной фасоли, одной столовой ложке арахисового масла, двум унциям тофу и половине унции смешанных орехов.

Однако в настоящее время DGA не решают проблему различий в качестве белка, связанного с различными источниками пищи. По мнению ученых из Университета Арканзаса, животные белки обладают более высокой усвояемостью белка и лучшим профилем незаменимых аминокислот по сравнению с диетическими потребностями. Они говорят, что эти показатели качества белка показывают, что животные белки легче обеспечивают суточную потребность в незаменимых аминокислотах, чем растительный белок.

Новое исследование (финансируемое Beef Checkoff, Национальным советом по свинине, Центром питания яиц American Egg Board) _, недавно опубликованное в The Journal of Nutrition, изучало физиологическую реакцию на различные эквиваленты унций белковых пищевых источников и обнаружило, что потребление эквивалентов унций пищевые источники белка животного происхождения привели к большему увеличению чистого белкового баланса всего тела, чем эквивалентные унции пищевых источников белка на основе растений.

Роберт Вулф (Университет медицинских наук Арканзаса) и его коллеги случайным образом распределили 56 молодых здоровых взрослых участников в одну из семи групп пищевого вмешательства: две унции вареной говяжьей вырезки, две унции вареной свиной корейки, два вареных яйца, полстакана красная фасоль, две столовые ложки арахисового масла, четыре унции тофу или одна унция ореховой смеси. Перед началом исследования участники придерживались трехдневного диетического режима поддержания веса.

В целом, исследователи обнаружили, что пищевые источники белка животного происхождения вызывают более сильные анаболические реакции, чем источники пищи растительного происхождения.Белковый баланс всего тела увеличился в большей степени в группах говядины, свинины и яиц, чем во всех группах, потребляющих пищевые источники растительного белка. Синтез белка увеличился в большей степени в группе говядины, чем в группах, потребляющих растительную белковую пищу, фасоль, арахисовое масло или смешанные орехи, в то время как группы яиц и свинины подавляли расщепление белка больше по сравнению с смешанными орехами.

В результате исследователи утверждают, что «эквиваленты унций» источников белковой пищи, выраженные в DGA, не являются метаболически эквивалентными ни с точки зрения анаболической реакции, ни с точки зрения калорийности, и это следует учитывать по мере развития DGA.

«Наше исследование показывает, что белковые продукты животного происхождения, такие как говядина, яйца и свинина, и растительные белковые продукты, такие как фасоль, арахисовое масло, тофу и смешанные орехи, не могут считаться эквивалентами или заменителями. — сказал ведущий исследователь Роберт Вулф, доктор философии, директор Центра трансляционных исследований в области старения и долголетия и профессор гериатрии Университета медицинских наук Арканзаса.

«Хотя хорошо известно, что животные белки могут с большей готовностью обеспечивать незаменимые аминокислоты, чем растительные белковые продукты, наше исследование также показывает, что употребление в пищу продуктов животного происхождения, таких как говядина, свинина и яйца, может привести к увеличению синтеза белка, что, как было показано, имеют такие преимущества, как улучшенное чувство насыщения и поддержание мышечной массы ».

методов окрашивания протеиновых гелей | Thermo Fisher Scientific

После разделения белков с помощью электрофореза их можно визуализировать с помощью различных методов определения в геле, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.За последние несколько десятилетий потребность в улучшенной чувствительности для образцов малых размеров и совместимости с последующими приложениями и приборами для обнаружения стимулировала разработку нескольких основных методов окрашивания. Здесь мы обсуждаем общие принципы окрашивания белкового геля и описываем несколько методов окрашивания.

Исследуйте пятна Кумасси Исследуйте пятна серебра



Общие принципы окрашивания гелем

Чтобы сделать белки видимыми, с белками в геле может быть проведена специфическая для белков химическая реакция связывания красителя или окрашивания.В зависимости от конкретного химического состава красителя необходимы различные шаги для удержания или фиксации белков в гелевой матрице и для облегчения необходимой химической реакции. Все этапы выполняются в растворе, то есть с гелем, подвешенным на поддоне, заполненном тем или иным жидким реагентом. Обычно белки все еще связаны с анионным детергентом (SDS), и вся гелевая матрица насыщается в рабочем буфере после электрофореза.

Учитывая общие ограничения этого формата, большинство методов окрашивания включают некоторые версии тех же общих этапов инкубации:

  • Промывка водой для удаления буферов для электрофореза из гелевой матрицы
  • Промывка кислотой или спиртом для кондиционирования или фиксации геля для ограничения диффузии полос белка из матрицы
  • Обработка окрашивающим реагентом, чтобы позволить красителю или химическому веществу диффундировать в гель и связываться с белками (или реагировать с ними)
  • Обесцвечивание для удаления избытка красителя с фона гелевой матрицы

В зависимости от конкретного метода окрашивания, две или более из этих функций могут быть выполнены за один шаг.Например, краситель, составленный в кислотном буфере, может эффективно фиксировать и окрашивать за один этап. И наоборот, некоторые функции требуют нескольких шагов. Например, окрашивание серебром требует как стадии окрашивающего реагента, так и стадии проявителя для получения окрашенного продукта реакции.

Пятна от красителя кумасси

Самый распространенный метод определения белка в геле — окрашивание красителем Кумасси. Для этих красителей используется либо форма красителя G-250 («коллоидная»), либо форма R-250.Коллоидные красители кумасси могут быть составлены для эффективного окрашивания белков в течение 1 часа и требуют только воды (без метанола или уксусной кислоты) для обесцвечивания.

Пример геля, окрашенного красителем Simply Blue Safe Coomassie Stain. Образцы разделяли на геле NuPAGE 4-12% Bis-Tris и окрашивали SimplyBlue SafeStain.

  • Дорожка 1: 6 мкг белковой смеси
  • Дорожка 2: 1 мкг кроличьего IgG
  • Дорожка 3: 1 мкг восстановленного BSA
  • Дорожка 4: 5 E.coli лизат
  • Дорожка 5: 20 нг восстановленный BSA
  • Дорожка 6: 10 нг восстановленный BSA
  • Дорожка 7: 7 нг восстановленный BSA
  • Дорожка 8: 3
  • 3 нг пониженный
  • Дорожка 9, 10: Mark12 Неокрашенный стандарт
-25
Чувствительность Типичное время протокола Обнаружение Совместимость с последующими приложениями Преимущества
10-135 мин Visual Совместимость с масс-спектрометрией (МС) и секвенированием, вестерн-блоттинг (только нефиксирующие методы)
  • Быстрые и простые протоколы окрашивания
  • Обратимый: без постоянной химической модификации

В кислых условиях краситель Кумасси связывается с основными и гидрофобными остатками протеина. eins, меняющий цвет от тусклого красновато-коричневого до насыщенного синего.Как и все методы окрашивания, окрашивание кумасси выявляет одни белки лучше, чем другие, в зависимости от химии действия и различий в составе белков. Таким образом, окрашивание кумасси может обнаружить всего 8–10 нг на полосу для некоторых белков и 25 нг на полосу для большинства белков.

Окрашивание красителем Кумасси особенно удобно, поскольку оно включает в себя один готовый к использованию реагент и не приводит к постоянному химическому изменению целевых белков. Первоначальная промывка водой необходима для удаления остаточного SDS, который препятствует связыванию красителя.Затем добавляют окрашивающий реагент, обычно примерно на 1 час; наконец, стадия обесцвечивания водой или простым метанолом: уксусной кислотой используется для вымывания избытка несвязанного красителя с гелевой матрицы. Поскольку не происходит химической модификации, полосы вырезанных белков могут быть полностью обесцвечены, а белки извлечены для анализа с помощью масс-спектрометрии или секвенирования.

Исследовать: Пятна Кумасси

Окрашивание серебром

Окрашивание серебром — самый чувствительный колориметрический метод определения общего белка.Этот метод включает осаждение металлического серебра на поверхность геля в местах расположения полос белка. Ионы серебра (из нитрата серебра в окрашивающем реагенте) взаимодействуют и связываются с определенными функциональными группами белка. Наиболее сильные взаимодействия происходят с группами карбоновых кислот (Asp и Glu), имидазолом (His), сульфгидрилами (Cys) и аминами (Lys). Различные реагенты-сенсибилизаторы и усилители необходимы для контроля специфичности и эффективности связывания ионов серебра с белками и эффективного преобразования (развития) связанного серебра в металлическое серебро.Процесс проявления практически такой же, как и для фотопленки: ионы серебра восстанавливаются до металлического серебра, в результате чего получается коричнево-черный цвет.

Пример геля, окрашенного с помощью SilverXpress Silver Staining Kit. Образцы разделяли на NuPAGE 4–12% Bis-Tris Protein Gel и окрашивали с помощью SilverXpress Kit.

  • Дорожки 1–5: Неокрашенный стандарт Invitrogen Mark12 (смесь 12 очищенных белков), серийные 2-кратные разведения в диапазоне от 1: 4 до 1:64
  • Дорожка 6: 1.6 нг BSA
  • Дорожка 7: 0,8 нг BSA
  • Дорожка 8: Лизат E. coli , разведенный 1:20
  • Дорожка 9: Лизат E. coli , разведенный 1:80 30
  • Дорожка 10: реплика дорожки 1
окрашивание
Чувствительность Типичное время протокола Обнаружение Совместимость с последующими приложениями Преимущества
67 67 67 9125-0,5 нг 30-120 мин Visual Некоторые составы совместимы с MS Самые низкие пределы обнаружения, не требующие специального оборудования

Протоколы окрашивания серебром требуют нескольких этапов, на которые влияет качество реагента, а также время инкубации и толщина геля. Преимущество имеющихся в продаже наборов для окрашивания серебром заключается в том, что составы и протоколы оптимизированы и последовательно производятся, что помогает обеспечить максимальную согласованность результатов от эксперимента к эксперименту.Наборы с оптимизированными протоколами надежны и просты в использовании, обнаруживая менее 0,5 нг белка в типичных гелях.

При окрашивании серебром в качестве усилителя используется глутаральдегид или формальдегид. Эти реагенты могут вызывать химическое сшивание белков в матрице геля, ограничивая совместимость с методами обесцвечивания и элюирования для анализа с помощью масс-спектрометрии (МС). Таким образом, оптимизация чувствительности по сравнению с возможностью восстановления белка имеет решающее значение при использовании окрашивания серебром как части рабочего процесса МС.

Препараты для окрашивания серебром могут быть сделаны так, что полосы белка окрашиваются в черный, сине-коричневый, красный или желтый цвет, в зависимости от их заряда и других характеристик. Это особенно полезно для различения перекрывающихся пятен на 2D-гелях.

Исследуйте Серебряные пятна

Окрашивание флуоресцентным красителем

Недавние улучшения в приборах флуоресцентной визуализации и флуоресцентных приложениях привели к большему спросу на флуоресцентные красители. В последние годы было введено несколько флуоресцентных красителей для определения общего белка.Новые флуоресцентные красители на общий белок обеспечивают исключительную эффективность флуоресцентного окрашивания с быстрыми и простыми процедурами. Наиболее полезными являются те, чьи максимумы возбуждения и излучения соответствуют обычным наборам фильтров и настройкам лазера популярных приборов флуоресцентной визуализации.

Чувствительность Стандартное время протокола Обнаружение Совместимость с последующими приложениями Преимущества
Пятна флуоресцентного красителя 0.25-0,5 нг 60 мин Трансиллюминаторы УФ или синего / зеленого света или инструменты для визуализации с соответствующими фильтрами Большинство красителей совместимы с МС, вестерн-блоттинг Широкий линейный динамический диапазон с низкими пределами обнаружения

Большинство флуоресцентные красители связаны с простыми механизмами связывания красителей, а не с химическими реакциями, которые изменяют функциональные группы белков. Поэтому большинство из них совместимы с методами обесцвечивания и выделения белка для последующего анализа с помощью МС или вестерн-блоттинга.Соответственно, эти пятна часто используются как в одномерных, так и в двухмерных приложениях.

Изучить: Флуоресцентные красители
Изучить: Флуоресцентное маркирование для нормализации белка

Окрашивание цинком

Окрашивание цинком отличается от всех других методов окрашивания. Вместо окрашивания белков эта процедура окрашивает все области полиакриламидного геля, в которых нет белков. Ионы цинка образуют комплекс с имидазолом, который осаждается в гелевой матрице, за исключением тех мест, где находятся белки, насыщенные SDS.Молочно-белый осадок делает фон непрозрачным, в то время как полосы белка остаются прозрачными. Процесс короткий (около 15 минут), и гель можно сфотографировать, рассматривая его на темном фоне. Окрашивание цинком так же чувствительно, как и обычное окрашивание серебром (обнаруживает менее 1 нг белка), и никаких шагов фиксации не требуется. Кроме того, пятно легко удаляется, что делает этот метод совместимым с МС или вестерн-блоттингом.

Пример геля, окрашенного цинковым пятном. Серии 2-кратных разведений белковой смеси разделяли электрофорезом в белковом геле с использованием 15-луночного мини-геля. Затем гель окрашивали с помощью набора Thermo Scientific Pierce Zinc Reversible Stain Kit, а затем фотографировали с гелем, помещенным на темно-синий фон. Чувствительность этого геля составляет 0,25 нг, на что указывают полосы, которые видны на последней полосе.

Чувствительность Стандартное время протокола Обнаружение Совместимость с последующими приложениями Преимущества
Пятна цинка 0.25-0,5 нг 15 мин Visual MS-совместимый, вестерн-блоттинг Без химической модификации белков; полосы видны, потому что фон окрашен (не полосы)

Пятна, специфичные для функциональной группы

Иногда желательно обнаружить подмножество белков, а не все белки в образце. Доступны методы дифференциального окрашивания для конкретных модификаций белков, таких как гликопротеины и фосфопротеины.Различные методы окрашивания белкового геля, как колориметрические, так и флуоресцентные, также были разработаны для обнаружения слитых белков с меткой His и слитых белков с меткой Lumino.

Когда химия связывания красителя или окрашивания может быть разработана для обнаружения одной из этих функциональных групп, ее можно использовать в качестве основы для определенного гелевого окрашивания.

Белки, которые были посттрансляционно модифицированы путем гликозилирования, могут быть обнаружены с помощью процедуры, которая включает химическую активацию углевода в реактивную группу.Этот метод работает путем фиксации белков в геле и последующего окисления остатков сахара метапериодатом натрия. Затем полученные альдегидные группы можно подвергнуть взаимодействию с аминосодержащим красителем. В более ранней литературе этот метод известен как метод периодатной кислоты – Шиффа (PAS). Последующая стадия восстановления стабилизирует связь краситель-белок. Для этого метода использовались как колориметрические, так и флуоресцентные красители, а также коммерчески доступны наборы для окрашивания гликопротеинов.

Пример окрашенного геля для визуализации фосфопротеина и общих белков в 2D-геле. Белковые лизаты, полученные из линии Т-клеточной лимфомы Jurkat, разделяли с помощью 2D-гель-электрофореза и затем окрашивали красителем на фосфопротеиновом геле Invitrogen Pro-Q Diamond (синий) с последующим окрашиванием на белковом геле SYPRO Ruby (красный). Гель сушили и отображали на сканере FLA-3000 (Fuji). Показано составное наложенное изображение с цифровым псевдоцветом.

Узнать больше: Функциональные групповые пятна


Рекомендуемая литература

  1. Diezel W, Kopperschläger G, Hofmann E.Усовершенствованная процедура окрашивания белков в полиакриламидных гелях с новым типом кумасси бриллиантового синего. Анал. Biochem. 48 (2), 617–620 (1972).
  2. О’Фаррелл PH. 2D-электрофорез белков высокого разрешения. J. Biol. Chem. 250 (10), 4007–4021 (1975).
  3. Chevalier F, Rofidal V, Vanova P, Bergoin A, Rossignol M. Протеомная способность современных флуоресцентных красителей окрашивать белки. Фитохимия 65 (11), 1499–1506 (2004).
  4. Рабийуд Т.Сравнение низкофонового окрашивания диаммином серебра и белком нитрата серебра. Электрофорез 13 (7), 429–439 (1992).
  5. Фернандес-Патрон С., Кастелланос-Серра Л., Харди Е. и др. Понимание механизма окрашивания биомакромолекул ионами цинка в гелях для электрофореза: обобщение техники обратного окрашивания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*
*