Протеины виды: Виды протеинов и их различия в спортивном питании — интернет-магазин Чиф и Шериф

Какие бывают виды протеина и зачем его принимать? – Москва 24, 01.12.2018

Обозреватель портала Москва 24, фитнес-эксперт и телеведущий Эдуард Каневский рассказывает, какие существуют виды протеина. Так что читаем и подбираем тот, который подойдет именно нам.

Фото: depositphotos/Wavebreakmedia

У профессиональных тренеров есть такое выражение: мышцы растут на диване. Любой новичок или человек, который вообще никогда не занимался в тренажерном зале, сначала воспринимает данные слова с изумлением, а потом и энтузиазмом. Это так здорово – лежать, ничего не делать, а вместо живота будут расти мышцы!

Расти-то они действительно будут, но при соблюдении одного важного правила: сначала нужно как следует потренироваться, создать условия для роста мышц, а уже потом во время отдыха они восстанавливаются и увеличиваются в объемах. И этот процесс не такой быстрый, как хотелось бы многим новичкам, но если заниматься регулярно, результат не заставит себя ждать.

Чтобы в период «диванного» отдыха мышцы восстанавливались и становились больше, важно вовремя и в нужном количестве употреблять главный «строительный материал» для них, а именно – белки, или протеины.

И их должно быть много, до 1,5-2 граммов протеина на килограмм веса. И те, кто хотя бы раз пытались «набрать» такое количество белка из обычных продуктов, знают, что в таком случае приходится постоянно есть. Вот именно с целью уменьшения количества приемов пищи и более быстрого усвоения белка и был придуман такой вид спортивного питания, как протеины.

Что же это такое, не «химия» ли это? Вопрос уместный, поэтому нам важно не только разобраться, что же такое протеины, но и какие их виды бывают вообще и какой может подойти именно вам.

Фото: depositphotos/KostyaKlimenko

Протеин – это белок в такой концентрации, что за один прием вы получаете количество, необходимое для подпитки ваших мышц после тренировки, во время сна или в период, когда у вас большие перерывы между приемами пищи. Собственно, мы сейчас сразу и разобрались, когда пить протеин. Как правило, это одна-две порции в день.

Так как же его получают? Если это хороший бренд (так как на рынке спортивного питания так же попадаются некачественные марки), то протеин получают заводским способом, путем отделения (фильтрации) от чистого белка балластных веществ: углеводов, жиров и прочих соединений. То есть остается практически чистый белок (концентрат). И в дальнейшем протеин могут обогащать разными питательными веществами, витаминами, а также добавляют ароматизаторы для улучшения вкусовых свойств. Сам протеин смешивают с водой, молоком или соком в шейкере или взбивают в блендере.

Каким бывает протеин?

Сывороточный – это самый распространенный вид, делают его из сыворотки молока. Он бывает нескольких видов:

– обычный сывороточный протеин (как правило, на банках пишут Whey protein). Его особенностью является то, что в составе, помимо белка, есть небольшое количество углеводов и жиров. Такой протеин идеально подходит как дополнительный источник белка в промежутках между приемами пищи.

– сывороточный изолят (Iso whey). Это протеин, полностью очищенный от других веществ. Особенностью такого белка является скорость его усвоения: она максимально большая, в отличие от обычного протеина. Данный вид белка идеально подходит для приема сразу после тренировки.

– казеиновый протеин (casein). Это вид белка, особенностью которого является скорость усвоения: благодаря более сложной молекулярной структуре, белок расщепляется дольше обычного протеина, постоянно подпитывая ваши мышцы. Такой тип идеально подходит для приема перед сном.

Фото: depositphotos/Syda_Productions

– часто взрослые люди имеют так называемую непереносимость лактозы (молочный сахар, который может вызывать и аллергические реакции). Для таких людей был выпущен безлактозный сывороточный протеин, который будет являться отличной альтернативой обычному протеину по полезным свойствам без проблем для здоровья.

Поговорим про яичный протеин (egg protein) на основе яичного белка. Доказано, что аминокислотный состав яичного белка наилучшим образом усваивается нашим организмом. Именно по этой причине профессиональные бодибилдеры употребляют яичные белки десятками в сутки. Плюс, в яичном протеине нет жиров и углеводов, что делает его полезнее. Единственным минусом такого протеина является цена, ведь он гораздо дороже протеина на сывороточной основе.

Есть и соевый протеин (soy protein) – отличный вид протеина для вегетарианцев, которых, в том числе, среди спортсменов, становится все больше.

Кнопляный протеин (hemp protein) – еще экзотичный, но уже продающийся в России вид протеина. Несмотря на название, данный протеин является отличным вариантом и конкурентом другим видам. И не зря! Ведь помимо хорошо усвояемого белка, в конопляном протеине много витаминов, минералов, омега-3 и омега-6 жиров, что делает его по-настоящему полезным.

И, наконец, говяжий протеин (beef protein) – пожалуй, самый необычный вид, который я пробовал лично. Производители утверждают, что такой вид белка отлично усваивается и дает лучше результат в приросте мышечной массы, в отличие от других видов протеина. Все возможно, но лично меня сильно смутил вкус, который активно «разбавляют» разного рода ароматизаторами. Только представьте себе говядину со вкусом малины! И, действительно, когда делаешь себе такой напиток, вкусовые свойства кажутся очень странными, даже неприятными. Но, это мое мнение, возможно, именно вам понравится данный вид протеина, и с ним ваши результаты станут лучше.

таблицы сравнения + ТОП лучших (2019)

Тренировки не будут достаточно эффективными, если ваш организм не дополучает белок. Порошковый протеин является наиболее простым способом получить нужное количество нутриентов. Если вы занимаетесь спортом и заботитесь о сохранении мышц, то протеин станет для вас незаменимым продуктом.

Протеином в спортивном питании называют порошковый концентрат, который содержит в своем составе белок в количестве 75-95%. Важно заметить, что протеин – это полностью натуральный продукт, который изготавливается с помощью современных технологий из обычных растительных и животных белков.

Но прежде чем решить вопрос о покупке протеинового порошка, необходимо разобраться в видах протеина. Какие бывают, чем отличаются друг от друга, и главное, какой предпочтительнее употреблять до и после тренировки?

Виды протеина: особенности и отличия

В зависимости от белковой основы спортивный протеин бывает следующих видов: сывороточный протеин, казеиновый протеин, яичный протеин, соевый протеин, молочный протеин, многокомпонентный протеин. В свою очередь сывороточный протеин в зависимости от концентрации белка делится на концентрат, изолят и гидролизат. В продаже встречается также говяжий протеин, но поскольку он пользуется совсем небольшим спросом у атлетов, в данную подборку он не вошел.

1. Сывороточный протеин (Whey)

Самый популярный на сегодняшний день продукт спортивного питания — это сывороточный протеин. Он изготавливается из обычной молочной сыворотки, путем удаления жиров и других небелковых элементов в процессе фильтрации. Сывороточный протеин является быстроусвояемым, поэтому идеален для употребления до и после тренировки. Он активизирует обмен веществ, замедляет усвоение жиров и насыщает организм нужными аминокислотами для строительства мышц.

В зависимости от концентрации белка сывороточный протеин бывает следующих видов:

• Концентрат сывороточного протеина. Содержит до 89% белка, при этом сохраняет в своем составе небольшое количество жиров и лактозы. Усваивается за 1,5-2 часа.
• Сывороточный изолят. Содержит 90-95% белка – такой уровень достигается за счет более глубокой фильтрации. Усваивается за 1-1,5 часа. Практически не содержит жиров и лактозы.
• Сывороточный гидролизат. Содержит 99% белка и предполагает очень быстрое усвоение (за 1 час). Гидролизат имеет самую высокую биологическую ценность среди сывороточных протеинов.

Чем выше концентрация белка в протеиновом порошке, тем дороже его стоимость. Наиболее популярным продуктом на рынке спортивного питания является концентрат сывороточного протеина из-за оптимальной цены и высокой эффективности.
Что нужно знать о сывороточном протеине:

• Быстро усваивается, поэтому сывороточный протеин идеален для приема до и после тренировки.
• Имеет высокую биологическую ценность.
• Содержит практически весь набор важных аминокислот.
• Хорошо растворяется, имеет приятный вкус.
• Из-за высокой скорости усвоения его нецелесообразно употреблять на ночь и между приемами пищи.
• Время «работы» 1-2 часа.

Топ-3 лучших сывороточных концентрата

1. Optimum Nutrition 100% Whey Gold Standard
2. S.A.N. 100% Pure Titanium Whey
3. Ultimate Nutrition Prostar 100% Whey Protein

Топ-3 лучших сывороточных изолята

1. Ultimate Nutrition ISO Sensation 93
2. SynTrax Nectar
3. S.A.N. Titanium Isolate Supreme

Топ-3 лучших сывороточных гидролизата

1. Scitec Nutrition 100% Hydrolyzed Whey Protein
2. Optimum Nutrition Platinum Hydro Whey
3. BioTech Iso Whey Zero

2. Казеиновый протеин (Caseine)

Казеиновый протеин — это «медленный» белок, который усваивается организмом в течение длительного времени. По этой причине он не подходит для употребления до и после тренировки. Казеин также изготавливается из молока: одна его часть идет на изготовление сывороточного протеина, а другая часть – на изготовление казеинового протеина. Из-за низкой скорости усвоения, казеин является идеальным продуктом для употребления перед сном. В течение всей ночи ваши мышцы будут подпитываться «долгоиграющим» белком.

Что нужно знать о казеине:

• Медленно всасывается, обеспечивая непрерывный и продолжительный приток аминокислот к мышечным волокнам.
• По этой причине казеин идеален для употребления перед сном.
• Нежелателен для употребления до и после тренировки.
• Казеин богат кальцием.
• Относительно других протеинов плохо растворяется, имеет неидеальные вкусовые качества.
• Время «работы» 4-10 часов.

Топ-3 лучших казеиновых протеинов

1. Optimum Nutrition 100% Casein Gold Standard
2. Weider Day & Night Casein
3. Dymatize Elite Casein

3. Соевый протеин (Soy proteine)

Соевый протеин полностью состоит из растительных белков, поэтому его аминокислотный состав не до конца полноценен. Кроме того, он не оказывает такого благоприятного воздействия на рост мышц, как, например, сывороточный протеин. Однако именно соевый протеиновый порошок отлично подходит вегетарианцам и тем, у кого непереносимость молочных продуктов. Соевый протеин обычно выбирают девушки, поскольку он положительно влияет на выработку женских гормонов.

Что нужно знать о соевом протеине:

• Имеет неполноценный аминокислотный состав и самую низкую биологическую ценность среди всех вышеназванных белков.
• Идеален для женского организма, поскольку соя повышает уровень женских половых гормонов в организме – эстрогенов, одновременно понижая количество тестостерона.
• Уменьшает уровень холестерина в организме.
• Плохо растворяется в воде, имеет неидеальные вкусовые качества.
• Соя – полностью растительный продукт, поэтому подойдет вегетарианцам.
• Можно употреблять после тренировки и между приемами пищи.
• Время «работы» 3-5 часов

Топ-3 лучших соевых протеинов

1. Pure Protein Soy Isolate
2. Geneticlab Nutrition Soy Protein
3. Scitec Nutrition Soy Pro

4. Яичный протеин (EGG)

Яичный протеин имеет самую высокую биологическую ценность, это наиболее приближенный к идеальному белку продукт. Этот вид протеина производится из яичных белков и обладает наивысшей степенью усвояемости. Не пользуется особой популярностью как самостоятельный продукт из-за высокой стоимости. Может подойти тем, у кого непереносимость молочных продуктов.

Что нужно знать о яичном протеине:

• Идеален для употребления утром, до и после тренировки.
• Имеет самую высокую биологическую ценность
• Содержит самый полной набор аминокислот, яичный протеин можно назвать идеальным белком.
• Самый дорогой по стоимости.
• Время «работы» 3-5 часов.

Топ-3 лучших яичных протеинов

1. Pure Protein Egg Protein
2. CYBERMASS Egg Protein
3. RPS Nutrition Egg Protein

5. Многокомпонентный протеин

Многокомпонентный или комплексный протеин представляет собой смесь различных видов протеина (сывороточного, молочного, яичного, соевого и т.д.), что позволяет сразу получить полный набор различных аминокислот. В отличие от сывороточного он медленнее усваивается, поэтому более универсален в применении. Многокомпонентный протеин подойдет для употребления как после тренировки, так и в течение дня. Такой вид протеина часто имеют в своем составе дополнительные аминокислоты, ВСАА, глютамин, полезные жиры и даже креатин.

Что нужно знать о многокомпонентном (комплексном) протеине:

• Можно употреблять после тренировки или между приемами пищи.
• В большей степени подходит как дополнительный продукт, желательно сочетать его с сывороточным протеином и казеином
• У многокомпонентного протеина не самая высокая биологическая ценность.
• Имеет невысокую стоимость.
• Время «работы» 3-6 часов.

Топ-3 лучших многокомпанентных протеинов

1. Syntrax Matrix
2. Weider Protein 80+
3. BSN Syntha-6

6. Молочный протеин (Milk)

Молочный протеин заметно уступает по популярности остальным видам протеинов. Этот вид протеина на 20% состоит из сывороточного белка, а на 80% – из казеина. Благодаря тому, что большая часть молочного протеина состоит из медленных белков, его можно употреблять на ночь или между приемами пищи.

Что нужно знать о молочном протеине:

• Можно употреблять между приемами пищи из-за высокого содержания казеина.
• Нежелателен для употребления до и после тренировки.
• Содержит лактозу, поэтому не всем подходит из-за особенностей пищеварения.
• Имеет невысокую стоимость.
• Время «работы» 3-4 часа.

Важно заметить, что каждый вид протеина (не только сывороточный!) в зависимости от степени фильтрации может быть изготовлен как концентрат, изолят и гидролизат.

Полезные таблицы о видах протеина

Для систематизации представленной информации предлагаем вам готовые таблицы, где представлены основные отличия между различными видами протеина.

Лучшее время приема протеинов

Общая информация о видах протеина

Топ лучших протеинов каждого вида

Безусловно, такой объем информации сложно сразу понять и запомнить. Если вы только задумались о покупке спортивного питания, и пока не можете определиться с конкретным видом протеина, то остановите свой выбор на сывороточном протеине. Для начала можете выбрать концентрат протеина, но обращайте внимание на содержание белка, который указан на упаковке. Если позволяет финансовая возможность, то смело приобретайте сывороточный изолят.

Читайте также:

• Топ-10 спортивных добавок: что принимать для роста мышц
• Креатин: для чего нужен, кому принимать, польза и вред, правила приема
• BCAA: что это, для чего нужны, кому принимать, польза и вред, правила приема
• Креатин: для чего нужен, кому принимать, польза и вред, правила приема

Виды протеина, их различия, плюсы и минусы

Белок еще называют протеином. Это строительный материал для всего тела. Он принимает участие в функционировании мышц, внутренних органов, а также росте ногтей и волос. Поэтому следует ознакомиться с особенностями употребления белка, его разновидностями и свойствами.

Виды белка

Не получая дневную норму протеина, организм начинает истощаться. Чтобы этого избежать, необходимо сбалансировать рацион. Этого можно достичь, отслеживая и подсчитывая получаемое количество калорий из продуктов или принимая пищевые белковые добавки. Спортивное питание поможет получить необходимую порцию белков.

Для полноценной жизнедеятельности человеку необходимо употреблять белок двух видов: растительного и животного происхождения. Различие в том, что растительный протеин легко усваивается, тогда как второй вид расщепляется медленнее. Но растительное белковое вещество имеет определенный минус: в нем содержится меньше аминокислот, чем в животном белке.

Польза белка для организма

Протеин в нашем теле выполняет следующие цели:

• обменные процессы – обеспечение надлежащего обмена веществ в организме;
• иммунитет – белки и есть те антитела, что защищают нас от инфекций и вирусов;
• транспортировка – укрепление кровеносной системы, протеин доставляет полезные вещества в каждую клеточку нашего тела;
• строительный материал – данные вещества являются основой клеточного строения;
• энергия – 1 грамм равен 4 Ккал, но организм начинает использовать белковые накопления, когда закончится запас углеводов.

Наш организм не вырабатывает протеин самостоятельно, а берет его из пищи. Люди, которые плохо и нерегулярно питаются, занимаются спортом или умственной деятельностью, могут не получать его в необходимом количестве.

Не получая дневную норму протеина, организм начинает истощаться. Чтобы этого избежать, необходимо сбалансировать рацион.

Растительные белки: в каких продуктах они есть?

Наш организм способен синтезировать белок из немногих растений, и больше всего его в таких культурах:

• арахис – в 100 граммах орехов содержит около 20 граммов белкового вещества;
• фасоль – 23 гр./100 гр.;
• семена чиа – 20 гр./100 гр., плюсом является большее содержание кальция, чем в молочных продуктах;
• нут – 19 гр./100 гр.;
• киноа – 16 гр./100 гр., количество аминокислот практически наравне с молочной продукцией.

Одним растительным белком сложно восполнить дневную норму потребления. В среднем человеку необходимо полтора грамма протеина на 1 кг своего веса, поэтому у каждого свой уровень дневной необходимости.

Животные белки: в каких продуктах и в каком количестве?

Протеин животного происхождения легко получить, употребляя следующие продукты:

• красная рыба – насыщена витаминами, содержит жиры омега, в 100 граммах продукта — 3,22 гр. протеина;
• куриное мясо – 20 гр./100 гр., полезный и доступный по цене продукт, при диетах всегда рекомендуют употреблять только грудинку;
• говядина – 19 гр. белка в 100 гр. мяса, полезный продукт с низкой жирностью;
• сыр – 25 гр./100 гр., из-за высокой жирности не рекомендуют к частому употреблению при спортивных диетах;
• творог – 17 гр./100 гр., самый медленно усваиваемый вид белка;
• молоко – только 3 гр./100 гр., легко усваивается, как отдельный источник белка он беден, но подходит для добавления в протеиновый коктейль или омлет.

Поскольку животные белки более богаты аминокислотами, чем растительные, они считаются полноценными. Для сторонников вегетарианства восполнить норму только растительной пищей невозможно. Поэтому им приходится принимать добавки и грамотно продумывать свое меню.

Протеин жизненно необходим каждому человеку, поэтому стоит следить за своим рационом и содержанием белковых веществ в продуктах.

7 типов протеина

Производители спортивного питания и белковых добавок предлагают большой выбор различных видов продукции. Это упрощает жизнь спортсменам, тем, кто хочет похудеть или набрать мышечную массу. Для применения есть семь видов готового белка.

Сывороточный белок – лидер среди добавок при занятии спортом. Это продукт молочного происхождения (из сыворотки) по доступной цене. Его плюс – быстрое усвоение и безопасность для организма.

Второй по популярности считается продукция с казеином: молочный белок и казеиновый протеин. Молочный протеин состоит из сыворотки и казеина, а казеиновый получают из молока. Главное различие между ними – скорость усвоения. Молочный белок усваивается в течение 2 часов, а казеиновый расщепляется на протяжении 6-8, что хорошо для плавного обогащения организма аминокислотами.

Яичный изолят – это высушенный яичный белок с высоким содержанием аминокислот. Предназначен для жиросжигания и быстрого наращивания мышечной массы.

Соевый и пшеничный протеин близки по своим свойствам. Они быстро усваиваются, имеют в составе полезные микроэлементы, витамины, глютамин, аминокислоты и аргинин. Мину заключается в большом количестве женских гормонов, поэтому не стоит ими злоупотреблять.

Наименее популярный – мясной или говяжий белок. Он имеет своеобразный привкус и высокую цену.

Протеин жизненно необходим каждому человеку, поэтому стоит следить за своим рационом и содержанием белковых веществ в продуктах. А для большей эффективности лучше употреблять белковые добавки и придерживаться спортивного питания.

Виды протеина, их различия и назначение в спорте

Основные виды протеина в спортивном питании

• Соевый;
• Сывороточный;
• Казеиновый;
• Яичный.

Соевый протеин считается самым дешевым – но и наименее эффективным. Он актуален для людей на вегетарианской диете или с непереносимостью животных видов белка. Он содержит фитоэстрогены – вещества, схожие с женскими гормонами, и большое их количество может быть вредно для мужского организма, особенно в период набора массы.

Растительные белки стоит использовать в сочетании друг с другом, так как в чистом виде их аминокислотный состав менее сбалансирован, чем животных: сывороточного, казеинового и тем более яичного.

Сывороточный Whey всасывается за час-два после приема, когда как Micellar Casein – за шесть-семь. От этого и происходит различие в методе их приема – Whey пьют после тренировки, тогда как Micellar Casein – вечером, перед сном.

Также существует так называемый комбинированный протеин – это смесь сывороточного и казеинового, иногда еще и яичного или соевого. Его еще называют мультипротеин или универсальный. И действительно: такую смесь можно пить как после тренировки, так и перед сном, а также в нетренировочные дни, чтобы восполнить общий недостаток белка в рационе.

Отвечая на вопрос, какие есть виды протеина, нельзя не упомянуть мясной белок. В спортивном питании чаще встречается говяжий. Считается, что его аминокислотный состав – идеален, кроме того, мясной протеин по умолчанию обогащен креатином. Но вот мнение, эффективнее ли он, чем сывороточный, пока не доказано – исследования на сегодняшний день сходятся на том, что особой разницы нет. А вот то, что его цена выше, чем даже яичный – гарантированно. Кроме того, протеин, полученный из красного мяса, может вызывать аллергию и по некоторым отзывам обладает малоприятным привкусом

Самый популярный спортпит: сывороточный протеин

Считается, что Whey – лучший вид протеина, чтобы сразу после тренировки восполнить уровень аминокислот в организме, и таким образом упростить восстановление мышц. Если при этом соблюдается профицит калорий в ежедневном рационе, то сывороточный протеин будет стимулировать рост мышечной ткани. Так Whey — наиболее подходящий вид протеина для сушки, похудения, но применяется и для массонабора.

Есть несколько видов сывороточного протеина. Их различия в первую очередь заключаются в степени очистки:

• Концентрат – самая популярная и распространенная форма, он сохраняет большинство полезных свойств белка.
• Изолят отличается быстрой усвояемостью и повышенным содержанием аминокислот с разветвленной цепью (незаменимых BCAA).
• Гидролизат – самая дорогая форма, с максимальной скоростью усвоения и более высокой способностью стимулировать секрецию инсулина.

Пока не существует достаточно достоверных данных о том, какая форма лучше, но минус изолята и гидролизата очевиден – цена данных видов сывороточного белка способна нанести удар вашему кошельку. Изолят и гидролизат считаются более подходящими для аллергиков. Также важно помнить при выборе белка, что гидролизат обладает горьковатым привкусом.

«Эталон белка» — яичный протеин

Аминокислотный профиль яичного белка считается самым подходящим для человека. Он включает в себя полноценных набор: как незаменимые аминокислоты (лейцин, валин, а в особенности – изолейцин), так и заменимые.

Также отмечается хорошая усвояемость этих аминокислот именно из яичного протеина. А отсутствие жиров с углеводами и высокая питательная ценность позволяют считать яичный протеин практически идеальным как для набора массы, так и для сушки. В том числе, в яичном протеине совсем нет лактозы – молочного сахара, непереносимость которой может создавать серьезные сложности в употреблении сывороточного протеина.

Из минусов яичного протеина можно назвать разве что сложность и, как следствие, дороговизну его производства. Сывороточный и казеиновый белки производят из сырья, остающегося от сыроделия, а для изготовления яичного протеинового коктейля необходимо отдельное производство. Соответственно – цена яичного протеина немного выше, чем сывороточного, хотя эта разница соизмерима с его преимуществами.

Медленный белок: казеин

Казеиновый белок, получаемый при створаживании молока, усваивается гораздо дольше других видов. Это значит, что если вы съели порцию казеина, вам еще долго не будет хотеться есть. Выпитая перед сном порция казеинового протеина не дает организму почувствовать истощение и погнать вас в ночи к холодильнику. Это особенно актуально при похудении и склонности к ночному голоду. При это казеин способствует восстановлению мышц после тренировки до самого утра, а потому считается подходящим видом протеина для набора мышечной массы – ведь многие восстановительные и «строительные» процессы в мускулатуре происходят именно ночью.

Кроме того, что казеин сам по себе усваивается медленно, он замедляет и усвоение других видов белка. Также замечено, что он замедляет катаболические процессы в мышцах, снижая пагубное воздействие гормона стресса – кортизола.

В чистом виде казеиновый протеин обладает неприятным привкусом и не очень хорошо размешивается без блендера. Современная форма казеина – мицеллярная, позволяет избавиться от этих недостатков.

Протеин на вегетарианской диете

Смесь горохового и конопляного имеет оптимальный аминокислотный профиль, богатый аргинином, глютамином и BCAA. В отличие от соевого, такая смесь не содержит фитоэстрогенов, а значит подходит и женщинам, и мужчинам. Кроме того, она гипоаллергенна.

Изолят горохового белка очищен от фитатов – веществ, которые вызывают вздутие живота при употреблении в пищу обычного гороха и других бобовых. Содержит большое количество аргинина (больше, чем в казеине) и глютамина по сравнению с другими протеинами.

Концентрат конопляного протеина производится из сортов технической конопли безнаркотических сортов, допущенных к использованию в пищу. Отличается высокой степенью усвояемости и биодоступностью компонентов.

Скорость усвоения такой смеси сравнима с яичным – 2-3 часа, так что её можно отнести к средне-быстрым. Подходит для людей с непереносимостью животных протеинов и лактозы или придерживающихся вегетарианской диеты. Компенсирует дефицит белка на растительном рационе, помогает контролировать аппетит при похудении.

Рекомендации специалистов Prime Kraft

Если вы стремитесь набрать мышечную массу, мы рекомендуем в первую очередь сывороточный протеин WHEY – одна порция после тренировки, разведенная в воде или нежирном молоке.

Если вы худеете или сушитесь – то ваш выбор MICELLAR CASEIN на ночь. Его лучше разводить водой, чтобы не нарушать калорийность коктейля – ведь и в молоке и в соке все равно есть «лишние» жиры и углеводы. Можно заменить казеином часть ужина или даже весь.

Комплексный MULTI PROTEIN подходит для тех, кто озадачен в основном поддержанием формы и хочет восполнить недостаток белка в рационе. Так, порцию MULTI PROTEIN можно выпивать в качестве перекуса и полдника, как в тренировочные, так и в свободные дни.

Универсальным можно назвать EGG PROTEIN  — его скорость усвоения чуть меньше, чем у сывороточного, но в то же время достаточно быстрая, чтобы восстановить мышцы после тренировки.

По промокоду BLOG в официальном интернет-магазине primekraft.ru скидка на весь ассортимент 10%! Доставка по всей России.

Какие виды протеина бывают? Какой лучше?

Протеиновые порошки пользуются большой популярностью среди тех, кто заботится о своем здоровье.

Большинство людей, занимающихся спортом, пробовало эту добавку, практически все серьезно увлеченные спортом активно используют ее, а тем временем протеин, наряду с креатином, продолжает уверенно занимать ведущие строки продаж в спортивном питании. У новичка, который только решил принимать протеин, могут возникнуть трудности с выбором подходящего вида протеина, так как ассортимент достаточно широк и поначалу, когда ты только начинаешь, без помощи не обойтись, ведь выбор сейчас огромный. И в этой статье мы расскажем вам, как не потеряться в этом богатом ассортименте и подобрать для себя оптимальный протеин, который станет вашим верным помощником на пути к достижению поставленных целей.

Классификация протеиновых добавок: способы очистки

Можно классифицировать протеин, исходя из способов очистки и обработки, и основываясь на этих принципах, выделяют три основные формы протеина: концентрат белка, изолят, гидролизат и их смеси.

Белковые концентраты

---

Их производят путем извлечения белка из цельного продукта с применением нагревания, а также кислоты или ферментов. В их составе обычно 60–80% белка, а остальные 20–40% составляют жиры и углеводы.

Если вы покупаете чистый концентрат белка, то в составе смеси все равно будут присутствовать остатки жиров и углеводов, в зависимости от источника.

Если рассмотреть на примере самого популярного концентрата молочной сыворотки, то в составе протеиновой смеси будут содержаться остатки лактозы и молочного жира. Конечно, такой вид белка нежелательно употреблять людям с проблемами в усвоении лактозы. Также он будет не лучшим выбором на финальной стадии подготовки к соревнованиям, где необходим превосходный рельеф.

Однако у концентрата есть и преимущества! Во-первых, цена – этот протеин наиболее доступный. Во-вторых, он содержит небольшое количество иммуноглобулинов, которые могут способствовать поддержанию иммунитета после тяжелой тренировки, а также лактоферрин, который способствует усвоению железа, что весьма полезно для улучшения кровоснабжения и переноса кислорода.

Белковые изоляты

---

Дополнительный процесс фильтрации удаляет больше жира и углеводов, еще больше концентрируя белок. Таким образом, порошки изолята белка содержат уже около 90–95% белка.

Если вы покупаете изолят сывороточного белка, вы получаете быстро усваиваемый продукт, максимально очищенный, лишенный жира и углеводов, и с наиболее высокой концентрацией белка. Он усваивается несколько быстрее, чем концентрат сыворотки.

Кому подойдет такая добавка? Это великолепный продукт для подготовки к соревнованиям. Также изолят станет наилучшим выбором для тех, кто стремится похудеть и учитывает каждый грамм углеводов, особенно при выраженной склонности к набору лишнего веса.

Белковые гидролизаты

---

Гидролизат – это любой белок, подвергшийся гидролизу – то есть расщеплению в процессе нагревания с кислотой или ферментами. Этот процесс разрушает связи между аминокислотами, поэтому гидролизаты быстрее усваиваются вашим телом и мышцами.

Это наиболее быстро усваиваемый белок, по сути, он частично «переваренный». При этом разница в скорости усвоения по сравнению с изолятом составит несколько минут, и это важно для профессиональных спортсменов. К тому же, зачастую гидролизаты дополнительно обогащают глютамином, ВСАА, аргинином и прочими отдельными аминокислотами. В результате получается отличная, максимально быстро усваиваемая смесь аминокислот и расщепленного белка, насыщающая организм после тренировки. А еще они станут отличным выбором для людей с нарушениями пищеварения – ведь организму не придется тратить много сил на их переработку и усвоение.

Классификация протеиновых добавок: источники сырья

Протеиновые добавки бывают на основе молока (молочный концентрат, изолят и гидролизат, казеин – казеинаты кальция и натрия, мицеллярный казеин) и на растительной основе – соевый, гороховый, конопляный, рисовый, пшеничный; гидролизат говяжьего протеина, гидролизат коллагена и яичный белок.

Какой из них лучше? Это каждый решает для себя сам. Если для вас важна скорость усвоения, то приоритетом для вас станут любые гидролизаты, ведь там уже белок расщеплен до пептидов большей или меньшей длины. Если исходить из пищевой ценности, то максимальное количество аминокислот ВСАА содержит сывороточный протеин, а значит, он отлично подходит для роста мышц.

Говяжий белок – тоже неплохой анаболический субстрат, ведь в порции такого протеина, по сути, содержится белок стограммового стейка. Казеин с его длинными молекулами и высоким содержанием глютамина – отличный антикатаболик и иммуностимулятор, и его хорошо принимать на ночь или между приемами пищи, для поддержания уровня аминокислот в крови.

А теперь рассмотрим подробнее каждый вид протеина.

Сывороточный протеин

---

Его получают из молока. Это жидкость, которая отделяется от свернувшегося молока в процессе изготовления сыра. В ней много белка, но она также содержит лактозу и молочный сахар, который многие люди с трудом переваривают.

В то время как в концентрате сывороточного белка сохраняется некоторое количество лактозы, в изоляте содержится малое ее количество, потому что большая часть этого молочного сахара теряется во время обработки.

Сыворотка быстро усваивается, она богата аминокислотами с разветвленной цепью (BCAA). Лейцин, одна из аминокислот, играет важную роль в стимуляции роста и восстановлении мышц после выполнения упражнений на выносливость.¹

Исследования показывают, что сывороточный протеин может помочь в наращивании и поддержании мышечной массы, в восстановлении после тяжелых тренировок и увеличении силы.²

Одно исследование, проведенное канадскими учеными, в котором приняли участие молодые мужчины, показало, что прием сывороточного протеина после выполнения упражнений с отягощениями способствовал увеличению синтеза мышечного белка на 31%, по сравнению с приемом соевого белка, и на 132% по сравнению с приемом казеина.³

Другие исследования, проведенные на людях с нормальной и избыточной массой тела, а также с ожирением, показывают, что сывороточный протеин может улучшить состав тела – уменьшить массу жира и увеличить мышечную массу.⁴

Казеин

---

Казеин, как и сыворотка, содержится в молоке, но переваривается и всасывается гораздо медленнее.

При взаимодействии с желудочной кислотой казеин образует гель, замедляя опорожнение желудка и задерживая всасывание аминокислот в крови.

Это приводит к постепенному, более устойчивому воздействию аминокислот на мышцы, что снижает скорость распада мышечного белка.⁵

Поэтому выбирайте этот вид протеина, если вам необходимо продлить время усваивания белка.

Яичный протеин

---

Яйца являются отличным источником высококачественного белка. Яичный протеин находится на втором месте после сыворотки по содержанию лейцина, который наиболее важен для здоровья мышц.⁶

Из всех цельных продуктов яйца имеют самый высокий показатель аминокислотного коэффициента усвояемости белка (PDCAAS).⁷

Яйца также снижают аппетит и помогают вам дольше оставаться сытыми.

Какой протеин выбрать?

Как видите, каждый должен выбирать протеин исходя из своих личных целей, возможностей и пищевых предпочтений. Если обобщить, то получится следующая картина:

Для роста мышц

---

Результаты исследований постоянно подтверждают способность сывороточного белка стимулировать мышечную массу и улучшать восстановление. Сывороточный концентрат дешевле, чем сывороточный изолят, он содержит меньше белка по весу. Сывороточный протеин лучше принимать до и после тренировок. Изолят горохового белка также поможет нарастить мышцы и повысить тонус.

Для похудения

---

Казеиновый белок, сывороточный протеин или их комбинация могут стать лучшими белковыми добавками для продления чувства сытости и похудения.

Для вегетарианцев

---

Веганы или вегетарианцы могут воспользоваться растительными протеиновыми порошками. Myprotein предлагает изолят соевого белка, который содержит много аргинина, а значит способствует пампингу. В одной порции изолята соевого белка содержится целых 27 граммов протеина. Изолят горохового белка также станет отличным решением для тех, кто придерживается растительной диеты. В одной порции продукт содержит 23 г белка.

Заключение

Если подвести итог нашему краткому обзору протеиновых добавок, то решить какой лучше может или опытный потребитель, или тренер. Потому что понять, что именно вам нужно на данный момент, можно только исходя из опыта. К тому же, далеко не всегда те же смеси изолята и концентрата хорошо очищены от лактозы, и могут вызвать расстройства пищеварения. Поэтому, исходя из задач, можно предположить, что гидролизаты и сывороточный белок, как наиболее быстро усваиваемые, будут хороши после тренировки и для подавления катаболизма утром. Казеин и многокомпонентные смеси на его основе – в качестве ночного протеина, вместо ужина. Растительные подойдут вегетарианцам и веганам, а также могут неплохо разнообразить рацион любого спортсмена. Главное — не бояться применения таких добавок, ведь в умеренных количествах – до 2-2,5 граммов на килограмм массы тела – они не только совершенно безопасны, но и весьма полезны.

Автор: Олег Краля

Редактор и корректор: Фарида Сеидова

Нутрициолог Станислав Шереметьев рассказывает о протеине и его видах:

Протеин. Какие бывают виды протеинов?

Протеин — это спортивная добавка, которую делают на основе белка различного происхождения. В организме человека он распадается до аминокислот — «кирпичиков», из которых состоят мышцы. Принцип действия всех протеинов одинаковый, различаются лишь тонкости: источник белка, степень усваиваемости в ЖКТ, скорость поступления в кровоток и время нахождения в крови.

Профессиональные спортсмены подбирают протеин исходя из этих особенностей. Но у новичков часто разбегаются глаза: сыворточный, казеиновый, соевый, гидролизат, изолят. Разберемся, что все это значит и как правильно выбрать пищевую добавку.

Зачем нужен протеин

Протеин содержит белки, которые являются основой мышц. Они формируют объем и рельеф мышечной ткани. Обычно человек получает белки из повседневной пищи: мяса, яиц, молока, рыбы, бобовых. Чтобы набрать мышечную массу, количество белка должно составлять 2-2,5 г на килограмм массы тела. Получается, что человек массой 70 кг должен съедать 1 кг вареной курицы или выпивать 4 л молока в сутки.

Такое меню бьет по кошельку и нервам: однообразное питание быстро надоедает. В данной ситуации тренеры рекомендуют добавлять в рацион протеин. Он содержит концентрированную белковую смесь, которая заменяет несколько приемов пищи в день.

Какие бывают виды протеинов

От продукта, который является источником протеина, зависит усваиваемость белка и длительность эффекта добавки. Это определяет время и кратность приема. Давайте рассмотрим основные виды протеинов, чтобы понимать, какую спортивную добавку выбрать.

Сывороточный

Источник белка. Сывороточный протеин производят из глобулярных белков сыворотки молока.

В чем преимущества. Сывороточный белок имеет быструю усваиваемость и легко смешивается с другими компонентами (креатином, протеинами другого происхождения). Аминокислотный состав сывороточных белков максимально совпадает со строением мышц человека.

Для каких целей используют. Сывороточный протеин используют для набора мышечной массы, похудения, улучшения выносливости и сушки.

Как принимать. Данная спортивная добавка относится к быстроусваиваемым протеинам. Поэтому ее лучше принимать сразу после сна, а также до и после тренировки. Разовая доза 25-40 г.

Казеиновый

Источник белка. Казеин — один из белков молока. В желудке он превращается в сгусток, который медленно расщепляется и постепенно высвобождает аминокислоты в кровь.

Преимущества. Казеиновый белок поддерживает пиковую концентрацию аминокислот на протяжение 4-6 часов. Эти аминокислоты легко усваиваются мышцами и не захватываются жировой тканью.

Для каких целей используют. Казеиновый протеин чаще всего используют при похудении и сушке. Согласно результатам исследований, он способствует максимальному жиросжиганию и одновременному набору мышечной массы.

Как принимать. Принимать казеин до и после тренировки бессмысленно — в это время мышцам нужны «быстрые» белки. Поэтому казеиновые добавки рекомендуют пить утром и вечером порциями по 40-50 г.

Молочный

Источник белка. В состав молочного протеина входит сывороточный и казеиновый белок. Обычно их соотношение в смеси составляет 20% и 80% соответственно.

Преимущества. Молочный белок недорогой, но содержит лактат, что может вызвать диарею у восприимчивых людей. Из-за того, что казеина в смеси больше, протеин усваивается медленно.

Для каких целей используют. Молочный белок, как и казеиновый, рекомендуют в качестве спортивной добавки для похудения. Его можно также использовать для набора мышечной массы в качестве дополнительного протеина.

Как принимать. Молочный протеин имеет двойной эффект: мгновенный за счет сывороточного белка и отсроченный за счет казеинового. Тренеры рекомендуют употреблять его утром, до тренировки и на ночь, чтобы подавить распад мышц во время сна.

Яичный

Источник белка. Протеин получают из яичных белков. Они полностью состоят из альбумина, который по аминокислотному составу очень близок к мышечной ткани человека.

Преимущества. Яичный белок — эталонный по степени усваиваемости организмом. Он также отличается средней скоростью всасывания в ЖКТ, что дает возможность использовать его для достижения различных целей. Из-за этих качеств яичный протеин — одна из самых дорогих пищевых добавок.

Для каких целей используют. Данная спортивная добавка универсальна — ее используют для набора массы, улучшения силовых показателей, похудения и сушки.

Как принимать. Яичный протеин можно принимать утром и перед сном, а также до и после тренировки. Дозировка и количество приемов рассчитываются в зависимости от вашего рациона, напряженности тренировок и веса.

Говяжий

Источник белка. Говяжий протеин получают из красного мяса методом ультраконцентрации. В процессе переработки из мяса удаляются молекулы жира и холестерин.

Преимущества. Говяжий протеин по своему аминокислотному составу, скорости усваиваемости и всасывания похож на сывороточный изолят. В белке из говядины содержится натуральный креатин. Данную спортивную добавку рекомендуют при непереносимости лактозы и глютена.

Для каких целей используют. Говяжий протеин употребляют для набора сухой мышечной массы и развития силовых показателей. Может использоваться для похудения и сушки в комплексе с медленноусваиваемым белком.

Как принимать. Говяжий протеин принимают утром, до и после тренировки. Разовая дозировка 20-30 гр. Количество приемов в день рассчитывают в зависимости от недостатка белка в течение дня.

Соевый

Источник белка. Основой для пищевой добавки используют соевую муку, соевый концентрат и соевый изолят.

Преимущества. Соевый белок сбалансирован по аминокислотному составу, в том числе по аминокислотам комплекса BCAA. Данная пищевая добавка способствует снижению холестерина, содержит витамины Е, В и микроэлементы. Соевый белок имеет эстрогенный эффект, из-за чего хорошо подходит для женщин.

Для каких целей используют. Соевый протеин медленно всасывается в ЖКТ и имеет плохую усваиваемость. Поэтому его не рекомендуют использовать как основную пищевую добавку при наборе массы. Соевый белок подходит для сброса веса, особенно у женщин.

Как принимать. 25-30 г пищевой добавки смешивают со 200-250 мл воды, молока или сока. Пьют 2-3 раза в день утром, до тренировки и после нее.

Комплексный

Источник белка. Комплексный протеин — это смесь нескольких видов белков. Их подбирают так, чтобы совместить быстрый эффект (например, от сывороточного) с длительным эффектом медленных протеинов (казеинового, сывороточного).

Преимущества. За счет смешения нескольких белков достигаются пиковые значения аминокислот в крови в течение 3-4 часов. Свойства комплексного протеина во многом зависят от его состава: какие виды белков используются, в какой пропорции они смешаны, есть ли дополнительные добавки.

Для каких целей используют. Комплексный протеин используют как для набора мышечной массы, так и для похудения.

Как принимать. Принимайте данную пищевую добавку перед сном и во время длительных периодов без пищи. Также допускается прием за 2 часа до тренировки. Разовая доза — 25-30 г.

Виды фильтрации протеина

Сывороточный протеин может содержать различное количество белка в зависимости от технологии производства. По этому критерию выделяют 3 вида протеина:

1. Концентрат. Сыворотку прогоняют через керамическую фильтр с микроскопическими щелями. Они пропускают жиры и лактозу, но удерживают крупные молекулы белков. Количество белка в конечной смеси колеблется от 35 до 80%. Концентрат — самый дешевый сывороточный протеин.
2. Изолят. Эту пищевую добавку получают путем микрофильтрации и ионного обмена. Концентрация белка в конечном продукте составляет более 95%. Изолят входит в среднюю ценовую категорию.
3. Гидролизат. Изготавливают методом гидролиза, при котором большие белковые молекулы распадаются до более простых соединений. Они усваиваются почти на 100% и быстро проникают в мышечные волокна. Концентрация белка при такой технологии производства составляет более 80%. Среди других сывороточных протеинов гидролизат является самым дорогим.

Многие компании под видом сывороточного протеина предлагают смесь из этих трех форм. Дешевого концентрата в таких добавках больше всего. Поэтому, перед тем как приобрести сывороточный протеин, обращайте внимание на состав.

Выводы

1. Протеин — пищевая добавка на основе белка. Ее используют спортсмены, когда количества белка, поступающего с пищей, недостаточно.
2. В организме человека протеин распадается до аминокислот и всасывается в кровь. Аминокислоты — это мельчайшие структурные единицы мышц. Чем больше аминокислотный состав протеина похож на наши мышцы, тем сильнее эффект.
3. Протеины отличаются в зависимости от источника белка. Чтобы подобрать пищевую добавку, определите свой бюджет, сформулируйте цель (для чего нужен протеин) и посчитайте количество белка, которого вам не хватает в сутки.
4. Сывороточный протеин по технологии производства делится на концентрат, изолят и гидролизат. Оцените их соотношение в составе, указанном на упаковке, перед покупкой данной пищевой добавки.

Протеин. Что это такое и для чего он необходим.

Содержание
В русскоязычных странах существует достаточно большое количество людей, которые негативно относятся к протеиновым добавкам, чаще всего такой настрой можно наблюдать среди начинающих спортсменов. А что на деле? Давайте разберемся.

Протеин (белок) – это спортивная добавка, что состоит из концентрата натуральных белков. Выражаясь проще, протеин – продукт с содержанием большого количества белка и содержащий в своем составе необходимое количество аминокислот, дополнительно обогащенный минералами и витаминами. Иногда производители и не пренебрегают добавками из углеводов, глютамина, креатина и других веществ, обеспечивающих продукт полезными свойствами. Протеин с большим количеством углеводов определяют в отдельный класс спортивных добавок – гейнеры.

Как работает протеин и зачем он нужен.

Многие знают, что белок это одно из главных веществ в нашем организме, отвечающее за многие процессы. Большая часть нашего организма состоит из белков разного строения и уровня сложности. Протеин это основной материал для построения наших мышц и их сокращения. Ключевое значение протеин отыгрывает в спорте, любая физическая нагрузка подразумевает интенсивную работу мышц, в процессе которой белковая ткань соединений разрушается. Испытывая свой организм сильными нагрузками, вы в прямом смысле разрушаете свои мышцы, их рост происходит в важный период восстановления. И тут на помощь приходит протеин, он восполняет потери и укрепляет места пережившие микротравму.

Действие протеина на мышцы осуществляется в период восстановления тканей и добавка делает данный процесс более эффективным. Давайте разберемся с этими процессами подробнее.

Если рассматривать протеин как отдельную единицу, получаемую из натуральных продуктов или спортивной добавки, то мы поймем, что он не берет прямое участие в процессе построения мышечных тканей. Оказываясь в организме, белок проходит через все этапы усваивания и расщепляется на аминокислоты, далее эти аминокислоты проходят специальную переработку в необходимые организму белки. Если проще, протеин – это смесь необходимых для спортсмена качественных аминокислот, что принимают участие в восстановлении тканей и других процессах организма.

Так мы и приходим к выводу, что протеин это ключевой фактор роста мышц и его отсутствие в вашем рационе не будет сопровождаться желаемыми результатами в спортивной карьере.

Белок для набора веса и мышечной массы.

Спортивные добавки протеина в первую очередь рассматриваются как материал для построения мышечного корсета. И для некоторых спортивных направлений по типу: бодибилдинга, фитнеса и пауэрлифтинга, белок просто необходим.

Каждая интенсивная тренировка образует в ваших мышцах множество микротрещин и травм. Данный момент и вызывает последующий рост мышц. После окончания тренировочного процесса, организм настраивается на восстановлении повреждений и для этого ему необходим своевременно доставленный материал. Прием добавок протеина помогает быстро доставить достаточное количество быстроусвояемого белка.

Протеиновые добавки решают множество проблем организма. Научные наблюдения нам говорят, что дневной нормой белка считается 2 – 4 грамма на каждый килограмм собственного веса или 30% от общего дневного питания. Такое количество белка достаточно проблематично получить с приемом стандартной пищи. И дополнительно к этому нам помешает неполное усвоение продуктов. Например, мясо усваивается только на 60 – 70 %. Протеиновые добавки решают данную проблему для людей, чей рацион вынужден быть объемным из-за больших нагрузок. Помимо большой концентрации белка, протеин способен быстро усваиваться организмом без ненужных потерь, помогать в восстановительных процессах и не подвергать пищеварительную систему большим нагрузкам. В дополнение скажем, что существуют труднодоступные формы протеина, которые содержаться в продуктах в малом количестве, как например сывороточный белок. Он производится благодаря специальным технологиям.

Разновидности белков.

В наши дни предлагается большое обилие спортивного питания. Протеин занимает ключевые позиции среди всех добавок и имеет широкое разнообразие. В общем списке протеина выделяют основные виды, которые чаще всего и появляются в добавках. Среди них:

• Сывороточный протеин – одна из редчайших добавок спортивного питания. В отличии от своих братьев, сывороточный протеин насыщен полезными аминокислотами ВСАА. Дополнительно данный вид имеет достаточно быстрое расщепление. Так данный белок становится отличным решением для послетренировочного приема.

• Яичный белок – наверное, самый популярный протеин, на основе которого проходит сравнение ценности других белков. Данный белок имеет быстрейшую усвояемость.

• Казеин – белок со сложной структурой. Производится такой белок под воздействием створаживания молока при помощи ферментов. Попадая в организм, казеин становится творожной массой, которая способна длительно обеспечивать вас необходимыми аминокислотами. Лучше всего принимать такой белок на ночь или при других обстоятельствах требующих длительной подпитки.

• Соевый белок – протеин с отличной балансировкой аминокислотного состава, помогающий снизить показатель холестерина в крови. Продукт приходит на помощь людям с непереносимостью продуктов молочного происхождения и людям с проблемой лишнего веса. Употребляя соевый белок, тщательно узнайте про дозировки, бытует мнение, что такой протеин может пагубно влиять на кишечник.

• Коллагеновый белок – такой протеин обладает оптимальным количеством аминокислот для восстановления и построения мышечных волокон, сухожилий, кожи и суставов. Чаще всего используется как добавка к основной массе протеиновой смеси.

• Молочные белки – начальное соединение казеинового и сывороточного белка, в пропорции 8/2 и дополнительными молочными углеводами.

Все перечисленные белки это главные компоненты спортивных добавок в наши дни. В список не включен растительный белок. По причине его плохой усвояемости, но, несмотря на это, он содержит большое количество полезных веществ. В связи с эти производители неохотно включают его в структуру продукта.

Вред протеина вымысел?

Вред протеина существует в головах людей неопытных и тех, кто вообще не сталкивался со спортивным питанием. Но таких людей, к сожалению достаточно много и они поднимают шум. Назвать их лжецами неправильно, ведь вину за это несет недостаток достоверной информации и неправильное применение добавок, что конечно может навредить. Как и любой другой продукт, протеин способен нести побочные действия. Среди них могут быть расстройства желудка и усиленная нагрузка на почки – это максимум. Это случается при неграмотном применении продукта в больших дозировках.

Качественный препарат в надежных руках принесет только пользу для спортсмена, что подтверждают множество позитивных результатов по всему миру. И для того чтобы протеин действительно вам помог, необходимо попробовать несколько вариантов и пронаблюдать какой из них лучше всего подходит вашему организму.

Автор: Адам Хасанов подробнее

Промокод: article введите данный промокод при оформлении заказа и получите скидку 20% на весь заказ.
В нашем интернет-магазине представлен выбор различных фасовок и комбинаций протеинов.

Виды белков и подрабатывающие белки: очень небольшие изменения в ковалентной структуре белка могут изменить его биохимическую функцию

За последние несколько десятилетий были идентифицированы сотни подрабатывающих белков, которые выполняют две или более различных и физиологически значимых биохимических или биофизических функций, которые не связаны с слиянием генов, множественными вариантами сплайсинга РНК или плейотропными эффектами. В этом специальном выпуске о видах белков в этой статье обсуждаются три темы, связанные с подрабатывающими белками, которые иллюстрируют, как небольшие изменения или различия в ковалентных структурах белков могут приводить к различным функциям.Приведены примеры подрабатывающих белков, которые переключаются между функциями после прохождения посттрансляционных модификаций (ПТМ), белков, которые имеют высокий уровень идентичности аминокислотной последовательности с подрабатывающим белком, но разделяют только одну из его функций, и несколько «неоморфных подрабатывающих белков» в мутация одной аминокислоты приводит к добавлению новой функции.

Биологическое значение: В этом специальном выпуске, посвященном видам белков, в этой статье обсуждаются три темы, связанные с подрабатывающими белками: посттрансляционные модификации (PTM), которые могут вызывать переключение между функциями, гомологи, которые разделяют только одну из нескольких функций, и белки, в которых одна аминокислота мутация приводит к созданию новой функции.Приведенные примеры показывают, что даже в среднем белке, состоящем из сотен аминокислот, относительно небольшое различие в последовательности или PTM может привести к большому различию в функции, что может быть важным для прогнозирования функций белка, регуляции функций белка и эволюция новых функций.

Ключевые слова: Ферментная функция; Гомологичные белки; Белки подрабатывают; Многофункциональный; Неоморфный подрабатывающий белок; Виды белков; Структура и функции белков.

Виды белков и белки-подработки: очень небольшие изменения в ковалентной структуре белка могут изменить его биохимическую функцию

Основные моменты

•

Белки-подлунники выполняют две или более физиологически значимых биохимических или биофизических функций.

•

Посттрансляционные модификации могут переключать подрабатывающий белок между двумя функциями.

•

Небольшие различия между видами белка могут привести к тому, что гомолог «подрабатывающего» белка будет выполнять только одну из функций.

•

Разница в одной аминокислоте может вызвать усиление «неоморфной функции подработки».

Abstract

За последние несколько десятилетий были идентифицированы сотни подрабатывающих белков, которые выполняют две или более различных и физиологически значимых биохимических или биофизических функций, которые не связаны со слияниями генов, множественными вариантами сплайсинга РНК или плейотропными эффектами. В этом специальном выпуске о видах белков в этой статье обсуждаются три темы, связанные с подрабатывающими белками, которые иллюстрируют, как небольшие изменения или различия в ковалентных структурах белков могут приводить к различным функциям.Приведены примеры подрабатывающих белков, которые переключаются между функциями после прохождения посттрансляционных модификаций (ПТМ), белков, которые имеют высокий уровень идентичности аминокислотной последовательности с подрабатывающим белком, но разделяют только одну из его функций, и несколько «неоморфных подрабатывающих белков» в мутация одной аминокислоты приводит к добавлению новой функции.

Биологическое значение

В этом специальном выпуске, посвященном видам белков, в этой статье обсуждаются три темы, связанные с подрабатывающими белками: посттрансляционные модификации (PTM), которые могут вызывать переключение между функциями, гомологи, которые разделяют только одну из множества функций, и белки. в котором мутация одной аминокислоты приводит к созданию новой функции.Приведенные примеры показывают, что даже в среднем белке, состоящем из сотен аминокислот, относительно небольшое различие в последовательности или PTM может привести к большому различию в функции, что может быть важным для прогнозирования функций белка, регуляции функций белка и эволюция новых функций.

Ключевые слова

Белки лунного света

Многофункциональные

Гомологические белки

Виды белков

Неоморфный белок лунного света

Структура и функция белка

Функция фермента

Рекомендуемые статьи Б.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

На пути к анализу видов белков: обзор стратегий и методов

Abstract

Расшифровка взаимосвязи между функцией и точным химическим составом определенного вида белка в контексте протеома является одной из основных задач протеомики и молекулярной физиологии клетки. В специальном выпуске Amino Acids, посвященном анализу видов белков, рассматриваются существующие подходы и описываются новые методы с упором на изучение видов белков.На основании статей в этом специальном выпуске можно резюмировать, что первые важные и многообещающие шаги к всестороннему анализу видов белков были сделаны. Уже возможно получить полное (100%) покрытие последовательности белков с помощью масс-спектрометрии, если количество белков, доступных для их анализа, позволяет их протеолитическую деградацию более чем одной протеазой и последующий масс-спектрометрический анализ полученных пептидов. Использование аффинной хроматографии помогает анализировать белки с определенными посттрансляционными модификациями, что открывает целенаправленный взгляд на e.грамм. фосфопротеом. В будущем цель определения точного химического состава, включая не одну, а каждую посттрансляционную модификацию и полное покрытие последовательности на уровне видов белка, должна быть достижима с дальнейшим прогрессом в методах подготовки образцов, особенно в отношении методов разделения на уровне белка, масс-спектрометрии и алгоритмы обработки масс-спектрометрических данных. Для определения функции определенных видов белков желательно более тесное сотрудничество между клеточными биологами и экспертами в области протеомики.

Термин «виды белков» был введен Jungblut et al. (1996) для описания наименьшей единицы в протеоме (Jungblut et al. 2008; Schlüter et al. 2009) и для избежания двусмысленности в отношении термина изоформы, который уже используется для описания генетических вариаций, таких как аллельные формы в соответствии с правилами IUPAC (Объединенная комиссия по биохимической номенклатуре IUPAC-IUBMB 1992). Почему термин «виды белков» так важен для раскрытия молекулярных механизмов в науках о жизни? Этот специальный выпуск предназначен для того, чтобы дать некоторые ответы, а также поднять новые вопросы для улучшения доступа к молекулам, которые определяют множество различных процессов в жизни: виды белков.

В то время как геном определяет структуру и функции организма, молекулярный фенотип в определенный момент жизненного цикла организма лучше описывается протеомом и метаболомом. Для расшифровки геномов сотен микроорганизмов, растений и животных за последние 20 лет были сделаны снимки протеомов многих биологических ситуаций. Большинство этих исследований было сосредоточено на обнаружении белков, которые показывают изменения в количестве между двумя или более биологическими ситуациями, такими как болезнь и контроль.Важность посттрансляционных модификаций стала очевидной задолго до того, как протеомика стала новой дисциплиной биохимического анализа. Между тем, с помощью классических биохимических подходов многочисленные результаты демонстрируют важность посттрансляционных модификаций для определения функции белка. Прекрасный пример приведен в обзоре Deribe et al. (2010), который фокусируется на влиянии полиубиквитинирования на передачу сигналов в клетках. В течение многих лет биохимики подчеркивали важность посттрансляционных модификаций, и обнаружение сайтов модификации, таких как фосфорилирование, было улучшено, что привело к обнаружению 10000 сайтов фосфорилирования в фосфопротеоме клеток Drosophila Schneider (Hilger et al.2009 г.). Редакторы этого специального выпуска сформулировали концепцию видов белков в 2008 и 2009 годах (Jungblut et al. 2008; Schlüter et al. 2009) и выяснили, что комбинация посттрансляционных модификаций определенного белка определяет функцию внутри организма. Если необходимо выяснить функциональные аспекты, необходимо исследовать протеом на уровне видов белка. Спустя 2 года редакция пригласила 15 авторов написать обзор или представить свои оригинальные исследования в рамках концепции видов белка.

Одна из основных предпосылок для достижения уровня видов белков, 100% охват последовательностей, была выбрана в качестве центральной темы Бьорном Мейером и соавторами, которые согласились с тем, что необходимо достичь уровня видов белков, но из-за сложность эта кажется довольно «сюрреалистической». Тем не менее, они рассматривают такие решения, как подходы «сверху вниз» или «посередине», которые разделяют на первом этапе виды белка, а на втором этапе анализируются более или менее очищенные виды белка.Этот обзор будет интересно прочитать 10 лет спустя, и изменится ли нынешний сюрреализм на реализм. В обзоре Wolfgang Hoehenwarter et al. сюрреализм, кажется, становится реальностью уже сегодня: виды белков функционально анализируются с помощью протеомики дробовика в сочетании с линейной математикой. Действительно ли возможно получить информацию о виде белка из пептида (охват белковой последовательности до 1%)? Особенно сложно анализировать мембранные белки. Яцек Вишневски сделал обзор современного состояния фосфо- и гликопротеомики плазматических мембран.Сегодня с помощью методов ЖХ-МС можно получить доступ ко многим тысячам мембранных белков и даже к их посттрансляционным модификациям, но не на уровне видов белков. Доступны модифицированные пептиды, но не виды белков с их особой комбинацией посттрансляционных модификаций.

Три обзора содержат информацию об определенных посттрансляционных модификациях: гликозаминогликаны хондроитина и дерматансульфата, АДФ-рибозилирование и металлопротеиназы. Первый и второй обзор являются типичными примерами по теме различных классов строительных блоков, которые используются для классификации белков.Eugen Sisu et al. подробно остановимся на масс-спектрометрическом анализе хондроитинсульфата и дерматансульфата, которые изначально были связаны с белками. Методы, описанные в обзоре, особенно полезны для анализа состава гликозаминогликанов после удаления олигосахаридов из основных белков. Следовательно, отнесение олигосахаридной композиции к одному виду белка возможно только в том случае, если вид белка был очищен до анализа состава его гликозаминогликана.Высокопроизводительный анализ с применением описанных стратегий к белковым смесям даст данные о гликозаминогликановом статусе белковой смеси, который может быть характерным для развития заболеваний. Обзор Sabrina Laing et al. Информация об аргинин-специфическом АДФ-рибозилировании дает целостный и впечатляющий обзор его физиологического воздействия, включая ферменты, ответственные за эту модификацию и ее обращение, а также последствия для функций белков. Кроме того, авторы обсуждают методы обнаружения аргинин-специфичного ADP-рибозилирования.Тема «АДФ-рибозилирование белков» отображает текущие расхождения между исследованиями биохимии белков, сфокусированными на функциях белков, и областью протеомики, целью которой является исследование комплемента генома и, таким образом, наделение генов функциями. Хотя важность АДФ-рибозилирования белков для живых организмов сегодня полностью установлена, как описано в обзоре Laing et al. Эта тема более или менее игнорируется сообществом исследователей протеомики, что становится очевидным при взгляде на PubMed.Поиск с использованием термина «АДФ-рибозилирование» в сочетании с «протеомикой» дал только 31 результат. Для сравнения, термин «фосфорилирование» в сочетании с «протеомикой» дал 1,611 совпадений. Это также ясно показывает, что протеомика все еще далека от цели дать исчерпывающий функциональный статус исследуемого протеома. Эта проблема также становится очевидной при чтении обзора Тео Кляйна и Райнера Бишоффа. Авторы раскрыли аспект мира протеаз — матриксные металлопротеиназы.Они ясно и подробно резюмируют физиологическое и патофизиологическое значение этих протеаз, тем самым подчеркивая важность видов белков. Многочисленные различные протеазы, которые присутствуют, например, у людей оказывают огромное влияние на регуляцию функций белков только за счет укорачивания их белков-мишеней. Опять же, многие современные протеомные подходы игнорируют вопрос о точной аминокислотной последовательности белков, тем самым не имея возможности дать информацию о функциональном статусе отдельных белков.

Jörg Seidler et al. обращаются в своем исследовании к проблеме низкой эффективности обнаружения фосфопептидов в ЖХ – МС. Хотя эта область уже была исследована многими другими коллегами, результаты их исследования показывают, что улучшение аналитических методов анализа фосфопептидов все еще возможно и необходимо. Таким образом, этот обзор должен побудить всех продолжать разработку метода.

Алессандро Куомо и др. сообщают об исследовании PTM на гистонах h4 и h5 из четырех клеточных линий рака груди человека в сравнении с нормальными эпителиальными клетками груди.Применяя метку стабильных изотопов с аминокислотами в культуре клеток (SILAC) для количественной оценки модификационных изменений в раковых клетках, авторы наблюдали «эпигенетическую сигнатуру, специфичную для рака груди». Это исследование убедительно показывает, что сегодня можно применять «омический» подход не только на уровне триптических пептидов, но и на уровне определенных посттрансляционных модификаций, в данном случае ацетилирования и метилирования лизина на четырнадцати различных сайтах в h4 и h5. Конечно, этот подход очень сфокусирован и не включает все аспекты концепции видов белка, особенно в соответствии с общим точным химическим составом.Тем не менее, это правильный шаг к анализу видов белков.

Рукопись Zsuzsanna Darula et al. описывает повторный опрос данных MSMS диссоциации с переносом электрона (ETD) сложной смеси O-связанных гликопептидов с помощью недавно разработанных инструментов анализа. Подход повторного допроса — обработка и интерпретация «старых» масс-спектрометрических данных с использованием новых алгоритмов — вызвал некоторые важные дискуссии между редакторами, поскольку один рецензент предложил отклонить эту рукопись, аргументируя это тем, что старые данные (обработанные с использованием «старых» программное обеспечение) уже были опубликованы в другом месте.В отличие от рецензента, наше мнение состоит в том, что повторный опрос «старых» масс-спектрометрических данных должен быть поддержан, так как он открывает возможность получить лучшие и более высокие результаты из исходного масс-спектрометрического эксперимента. Особенно в связи с темой видов белков рекомендуется повторный опрос масс-спектрометрических данных, потому что фактические базы данных последовательностей неполны в отношении посттрансляционных модификаций, а доступное в настоящее время программное обеспечение еще не может реально учесть все возможные посттрансляционные модификации, но в будущем программное обеспечение будет улучшаться в этом направлении, поскольку рукопись Zsuzsanna Darula et al.показывает. Поскольку протеомические исследования дороги, повторный опрос старых масс-спектрометрических данных дополнительно снижает затраты и позволяет устойчиво использовать эти данные. Кроме того, поскольку сложность протеомов чрезвычайно велика, необходимо собрать как можно больше информации в базах данных, доступных через www, по каждому отдельному эксперименту.

Стефани Хеннинг и др. описывают метод прямого анализа альфа- и бета-цепей гемоглобинов из разбавленных образцов крови путем одновременного внутрикапиллярного протеолитического расщепления и нано-ESI – MS и MS / MS.С помощью своего недавно разработанного метода авторы достигли высокого охвата последовательностей обеих цепей гемоглобина, и поэтому это замечательное исследование также является шагом вперед к всестороннему анализу видов белков.

Восемь оригинальных статей проанализировали протеомы клеток, крови и тканей. Во всех исследованиях с использованием 2-DE признавалась встречаемость белков. Ни в одном из этих исследований не было достигнуто 100% покрытие последовательности. Только Франк Шмидт и др. описывают отличительные посттрансляционные модификации между двумя видами белков.Одно из двух пятен протеасомного белка альфа-7 было фосфорилировано, и один из его цистеинов окислился до цистеинсульфоновой кислоты, тогда как другой вид белка не был модифицирован. Эти два белка по-разному регулируются при апоптозе. Четкая дифференциация на виды белков была также обнаружена для супероксиддисмутазы типа 1 Alexandra Scholze et al. Один из видов белка был подавлен в контроле по сравнению с пациентами, находящимися на гемодиализе и с хроническим заболеванием почек.Все другие виды белков были подавлены в образцах болезни, несмотря на повышенную регуляцию гена супероксиддисмутазы 1 типа на уровне транскриптомики, что снова показывает, что корреляции между транскриптомикой и протеомикой нельзя ожидать как таковой, и необходимость анализа протеом на уровне видов белков. Эвелин Зейндл-Эберхарт и др. начал с протеомного исследования папиллярных карцином щитовидной железы и обнаружил видообразование нескольких белков цитоскелета и дифференциальную регуляцию различных видов белков одного и того же белка во время развития карциномы.Карима Шваб и др. выяснили несколько белков, встречающихся с несколькими видами белков, в протеомном анализе 2-DE по влиянию генистеина фитогормона на нормальный протеом сердца мыши. Посредством мультипротеиназного переваривания и идентификации FTICR-MS удалось найти некоторых кандидатов для посттрансляционных модификаций, но 100% покрытие последовательности не было достигнуто. Исследование Frank Kozielski et al. показывает высокую разрешающую способность ЖХ – МС. Связанные с микротрубочками белки и их партнеры по взаимодействию из мозга млекопитающих были разделены на 573 белка.Они смогли выявить множество посттрансляционных модификаций в проанализированных пептидах, предсказав множество различных видов белков, недоступных с помощью этого подхода.

Даже по прошествии 6 лет исследование Okkels et al. (2004) остается одним из редких примеров, когда с помощью протеомики один белок (ESAT-6) был разделен на восемь видов белков, и четыре из них были проанализированы со 100% охватом последовательностей, что позволило провести реальную дифференциацию видов белка и корреляцию с разные функции.Только неацетилированные белки были способны взаимодействовать с CFP-10. Это взаимодействие важно для переноса ESAT-6 из бактериальной клетки. Можно предположить, что в анализируемом секретоме следует избегать повторного связывания ESAT-6 с CFP-10 и, следовательно, ESAT-6 ацетилируется для выполнения своей задачи без конкуренции с взаимодействием с CFP-10.

Статьи этого специального выпуска дают репрезентативный обзор современного состояния белковой науки с упором на тему видов белков и ясно показывают видообразование многих белков и в некоторых случаях различное поведение видов белков одного белка. касательно различных биологических ситуаций.Последствиями этих наблюдений должны быть: (1) Будьте осторожны с результатами протеомных исследований, касающихся корреляции идентифицированных белков из пептидов с их функцией. (2) Разработать новые стратегии и инструменты в ближайшие годы для исследования протеома на уровне видов белков, а также установить более высокую степень сотрудничества между клеточными биологами и специалистами по протеомике, хотя протеомика достигла высокой производительности для анализ белков и полный доступ к протеомам на уровне белка уже заявлены (Nilsson et al.2010). Анализ на уровне белков, который необходим для достижения функционального уровня протеомики, все еще находится в зачаточном состоянии. (3) Добавить записи для каждого вида белков в базы данных последовательностей белков, позволяющие идентифицировать белки на уровне видов белков с помощью поисковых систем. До сих пор идентификация белков с помощью масс-спектрометрии основана на поиске в базах данных последовательностей белков, в которых есть записи для каждого белка. В этих записях аннотируются посттрансляционные модификации.После признания важности комбинации посттрансляционных модификаций для функции полипептида необходимо идентифицировать белки на уровне видов белков, а это означает, что нельзя избежать адаптации базы данных последовательностей белков к требованиям однозначного описания. видов белка. (4) Прийти к соглашению относительно однозначного описания видов белков, как это предлагается в Schlüter et al. (2009).

Редакция благодарит авторов за отличный вклад, рецензентов за их участие и Springer Wien New York за их поддержку в выпуске этого специального выпуска по видам белков.Надеюсь, этот специальный выпуск будет способствовать лучшему пониманию здоровья и болезней на молекулярном уровне и будет способствовать поиску более эффективных диагностически и терапевтически значимых биомаркеров в будущем.

Ссылки

1. Deribe YL, Pawson T, Dikic I (2010) Посттрансляционные модификации в интеграции сигналов. Nat Struct Mol Biol 17 (6): 666–672

   PubMed Статья CAS Google Scholar

2. Hilger M, Bonaldi T, Gnad F, Mann M (2009) Общесистемный анализ нокдауна фосфатазы с помощью количественной протеомики и фосфопротеомики.Протеомика клеток Mol 8: 1908–1920

   PubMed Статья CAS Google Scholar

3. Объединенная комиссия по биохимической номенклатуре IUPAC-IUBMB (1992) Номенклатура множественных форм ферментов. В: Colchester LC (ed) Биохимическая номенклатура и сопутствующие документы, 2-е изд. Портленд Пресс, Лондон

   Google Scholar

4. Jungblut P, ​​Thiede B, Zimny-Arndt U, Muller EC, Scheler C, Wittmann-Liebold B, Otto A (1996) Разрешающая способность двумерного электрофореза и идентификация белков из гелей.Электрофорез 17: 839–847

   PubMed Статья CAS Google Scholar

5. Jungblut PR, Holzhütter HG, Apweiler R, Schlüter H (2008) Видообразование протеома. Chem Cent J 18 (2): 16

   Артикул Google Scholar

6. Нильссон Т., Манн М., Эберсолд Р., Йейтс Дж. III, Байрох А., Бержерон Дж. Дж. М. (2010) Масс-спектрометрия в протеомике с высокой пропускной способностью: готово к большому времени.Природные методы 7: 681–685

   PubMed Статья CAS Google Scholar

7. Okkels LM, Müller EC, Schmid M, Rosenkrands I, Kaufmann SHE, Andersen P, Jungblut PR (2004) CFP10 различает неацетилированный и ацетилированный ESAT-6 Mycobacterium tuberculosis путем дифференциального взаимодействия. Протеомика 4: 2954–2960

   PubMed Статья CAS Google Scholar

8. Schlüter H, Apweiler R, Holzhütter HG, Jungblut PR (2009) В поисках своего пути в протеомике: номенклатура видов белков.Chem Cent J 9 (3): 11

   Артикул Google Scholar

Скачать ссылки

Информация об авторе

Принадлежности

1. Core Facility Protein Analysis, Институт биологии инфекций им. Макса Планка, Charitéplatz 1, 10117, Берлин, Германия

   Peter R. Jungblut

3. клинической химии — масс-спектрометрическая протеомика, Университет медицины Гамбург-Эппендорф, Martinistr.52, 20246, Гамбург, Германия

   Hartmut Schlüter

Авторы, отвечающие за корреспонденцию

Для корреспонденции Питер Р. Юнгблут или Хартмут Шлютер.

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Jungblut, P.R., Schlüter, H. К анализу видов белка: обзор стратегий и методов. Аминокислоты 41, 219–222 (2011). https://doi.org/10.1007/s00726-010-0828-4

Скачать цитату

(PDF) В поисках пути в протеомике: номенклатура видов белка

Chemistry Central Journal 2009, 3:11 http: // журнал.Chemistrycentral.com/content/3/1/11

Страница 9 из 10

(номер страницы не для цитирования)

только с трипсином, но с несколькими другими протеазами параллельно, что обеспечивает более высокий охват последовательностей. За короткий срок

во многих случаях может оказаться невозможным достичь

100% охвата последовательностей и / или идентификации

каждой PTM отдельных видов белков. Тем не менее,

, даже в этих случаях, использование номенклатуры видов белка

будет полезно, указывая на текущий уровень знания точной химической структуры и давая подсказки относительно

направления дальнейших исследований. .

Таким образом, мы предлагаем инструмент для хранения информации

о видах белков, который делает доступным четкое

химическое описание белковых молекул.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Вклад авторов

HS разработал номенклатуру, написал текст и приложил

к рисункам 2–4. Части текста и рисунка 1 были подготовлены PRJ

, которые внесли свой вклад вместе с HGH

и РА — к понятию номенклатуры и критически

и

переработанный текст.

Благодарности

Анна Вальдак и Питер Жермен благодарим за редакционную поддержку.

Ссылки

1. Jungblut P, ​​Thiede B, Zimny-Arndt U, Muller EC, Scheler C, Witt-

Mann-Liebold B, Otto A: Разрешающая способность двумерного электрофореза

и идентификация белков из гели. Elec-

трофорез 1996, 17: 839-47.

2. Jungblut PR, Holzhütter HG, Apweiler R, Schlüter H: Specia-

Proteome.Chem Cent J 2008, 2:16.

3. Blanchard JM, Brissac C, Jeanteur P: Характеристика белков

, выделенных из цитоплазмы клеток HeLa, с помощью аффинной хроматографии на полиаденилат-сефарозе. Proc Natl Acad Sci

USA 1974, 71: 1882-6.

4. O’Farrell PH: Двумерный электрофорез высокого разрешения —

sis белков. J Biol Chem 1975, 250: 4007-21.

5. Совместная комиссия по биохимической номенклатуре IUPAC-IUBMB:

Номенклатура множественных форм ферментов.В биохимической

номенклатуре и сопутствующих документах 2-е издание. Под редакцией: Liébecq

К. Колчестер: Portland Press; 1992.

6. UNIMOD — модификации белков для масс-спектрометрии: [http: //

www.unimod.org/modifications_list.php].

7. Creasy DM, Cottrell JS: Модификации белков для масс-спектрометрии

трометрии. Протеомика 2004, 4: 1534-6.

8. Нильсен М.Л., Савицкий М.М., Зубарев Р.А.: Степень модификаций в образцах протеома человека

и их влияние на динамический диапазон

анализа в протеомике дробовика.Mol Cell Proteomics 2006,

5: 2384-91.

9. Sun SC: Деубиквитилирование и регуляция иммунного ответа

. Нат Рев Иммунол 2008, 8: 501-11.

10. Klose J, Kobalz U: Двумерный электрофорез pro

teins: обновленный протокол и значение для функционального анализа генома

. Электрофорез 1995, 16: 1034-59.

11. Jungblut P, ​​Thiede B: Идентификация белков из гелей 2-DE с помощью масс-спектрометрии

MALDI.Mass Spectrom Rev 1997, 16: 145-62.

12. McCormack AL, Schieltz DM, Goode B, Yang S, Barnes G, Drubin D,

Yates JR 3rd: Прямой анализ и идентификация белков в смесях

с помощью ЖХ / МС / МС и поиск в базе данных на низком уровне —

фемтомоль уровня. Anal Chem 1997, 69: 767-76.

13. Келлехер Н: Нисходящая протеомика. Anal Chem 2004,

76: 197A-203A.

14. Хан Х, Джин М., Брейкер К., Маклафферти Ф. В.: Распространение нисходящей масс-спектрометрии

на белки с массой более 200

килодальтон.Наука 2006, 314 (5796): 109-12.

15. Roth M, Forbes A, Boyne M, Kim Y, Robin son D., Kell eher N: Точная

и параллельная характеристика кодирующих полиморфизмов,

альтернативный сплайсинг

и модификации белков человека с помощью масс-спектрометрии

. Mol Cell Proteomics 2005, 4: 1002-8.

16. Schmidt F, Donahoe S, Hagens K, Mattow J, Schaible U, Kaufmann S,

Aebersold R, Jungblut PR: Дополнительный анализ протеома бактерии Myco-

туберкулеза с помощью двумерного электрофореза

trop. и технология аффинных тегов с изотопным кодированием.Мол

Cell Proteomics 2004, 3 (1): 24-42.

17. Wu S, Lourette NM, Tolic N, Zhao R, Robinson EW, Толмачев А.В.,

Smith RD, Pasa-Tolic L: интегрированная стратегия сверху вниз и снизу вверх

для широкой характеристики изоформ белков и

модификаций. J. Proteome Res 2009, 8 (3): 1347-57.

18. Scheler C, Muller E, Stahl J, Muller-Werdan U, Salnikow J, Jungblut P:

Идентификация и характеристика белка теплового шока 27

видов белков в двумерном электрофорезе миокарда человека

паттерны трофореза .Электрофорез 1997, 18: 2823-31.

19. Клозе Дж., Нок К., Херрманн М., Штулер К., Маркус К., Блоггель М., Краузе

Е, Шалквик Л.С., Растан С., Браун С.Д., Буссоу К., Химмельбауэр Х.,

Лехрах Х: Генетический анализ протеом мозга мыши. Nat

Genet 2002, 30 (4): 385-93.

20. Mattow J, Jungblut PR, Muller E, Kaufmann S: Идентификация

кислых низкомолекулярных белков Mycobacterium

туберкулезного штамма h47Rv с помощью матричной лазерной десорбции —

масс-спектрометрия с ионизацией / ионизацией и электрораспылением —

попробовать.Протеомика 2001, 1: 494-507.

21. Strahl B, Allis C: язык ковалентных модификаций гистонов —

вариантов. Nature 2000, 403: 41-5.

22. Брамбо Дж., Фанстиэль Д., Кун Дж. Дж.: Раскрытие потенциала гистона

: перспектива протеомики. Эпигенетика 2008, 3: 254-7.

23. Sims RJ 3rd, Reinberg D: Есть ли код, встроенный в белки

, который основан на посттрансляционных модификациях? Нат Рев Мол

Cell Biol 2008, 9: 815-20.

24. Майер М.П., ​​Букау Б. Шапероны Hsp70: клеточные функции и молекулярный механизм

. Cell Mol Life Sci 2005, 62 (6): 670-84.

25. Моришима N: Контроль клеточной судьбы с помощью Hsp70: больше, чем новая встреча eva-

. Журнал Биохимия (Токио) 2005, 137 (4): 449-53.

26. Okkels L, Muller E, Schmid M, Rosenkrands I, Kaufmann S, Andersen

P, Jungblut PR: CFP10 различает неацетилированный

и ацетилированный ESAT-6 Mycobacterium tuberculosis по дифференциальному взаимодействию

.Протеомика 2004, 4: 2954-60.

27. Warren EH, Vigneron NJ, Gavin MA, Coulie PG, Stroobant V, Dalet

A, Tykodi SS, Xuereb SM, Mito JK, Riddell SR, Eynde BJ Van den:

антиген, полученный сплайсингом несмежных пептиды

в обратном порядке. Science 2006, 313: 1444-7.

28. Кумар Р.С., Теккумкара Т.Дж., Сен GC: мРНК, кодирующие два ангиотензинпревращающих изофермента

, транскрибируются из

одного и того же гена путем тканеспецифичного выбора альтернативных сайтов инициации транскрипции

.J. Biol Chem., 1991, 266: 3854-62.

29. Рамчандран Р., Сен I: Процессинг расщепления ангиотензин-кон-

-вертирующего фермента с помощью мембранно-ассоциированной металлопро-

дразнилки. Biochemistry 1995, 34: 12645-52.

30.Ramchandran R, Kasturi S, Douglas JG, Sen I: Metalloprotease-medi-

приводило к расщеплению секреции легочного АПФ сосудистыми

эндотелиальными и эпителиальными клетками почек. Am J Physiol 1996, 271 (2

Pt 2): H744-51.

31.Sadhukhan R, Santhamma KR, Reddy P, Peschon JJ, Black RA, Sen I:

Неизмененное расщепление и секреция ангиотензин-превращающего фермента

фермента, превращающего альфа-фактор некроза опухоли —

мышей с дефицитом. J Biol Chem 1999, 274: 10511-6.

32. Chattopadhyay S, Santhamma KR, Sengupta S, McCue B, Kinter M,

Sen GC, Sen I. Кальмодулин связывается с цитоплазматическим доменом

ангиотензин-превращающего фермента и регулирует его расщепление и расщепление фосфора-

. секреция.J Biol Chem 2005,

280 (40): 33847-55.

33. Сировер М.А.: Новые взгляды на старый белок: функциональное разнообразие

глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы млекопитающих. Biochim Biophys Acta 1999, 1432: 159-184.

34. Хара М.Р., Снайдер Ш.Г .: Оксид азота-ГАФД-Сиа: новая ячейка

Каскад смерти. Cell Mol Neurobiol 2006, 26: 527-38.

35. Консорциум UniProt: универсальный протеиновый ресурс

(UniProt). Nucleic Acids Res 2009, 37: D169-D174.

древних белков начинают раскрывать историю человечества

Где-то за последние 160 000 лет или около того останки древнего человека оказались в пещере высоко на Тибетском плато в Китае. Возможно, особь умерла там, или части были унесены туда его родственниками или падальщиком животных. Всего за несколько лет плоть исчезла, а кости начали разрушаться. Затем прошли тысячелетия. Ледники отступили, а затем вернулись и снова отступили, и все, что осталось, — это кусок челюстной кости с несколькими зубами.Кость постепенно покрылась минеральной коркой, и ДНК этого древнего предка была потеряна из-за времени и погоды. Но какой-то сигнал из прошлого сохранился.

Глубоко в зубах гоминина белки задержались, разложились, но все еще можно идентифицировать. Когда ученые проанализировали их в начале этого года, они обнаружили коллаген, структурный поддерживающий белок, обнаруженный в костях и других тканях. И в его химической сигнатуре был вариант единственной аминокислоты, которого нет в коллагене современных людей или неандертальцев — вместо этого он пометил челюстную кость как принадлежащую к члену таинственной группы гомининов под названием Denisovans ¹ .Открытие денисовца в Китае стало важной вехой. Это была первая особь, найденная за пределами Денисовой пещеры в Сибири, где ранее были идентифицированы все другие подобные останки. А расположение объекта на Тибетском плато — на высоте более 3000 метров над уровнем моря — говорит о том, что денисовцы могли жить в очень холодной среде с низким содержанием кислорода.

Но это открытие ознаменовало еще одну веху: впервые древний гоминин был идентифицирован с использованием только белков.

Это одно из самых ярких открытий для молодой области палеопротеомики, в которой ученые анализируют древние белки, чтобы ответить на вопросы об истории и эволюции человека и других животных. По мнению сторонников этой области, белки, которые остаются в окаменелостях намного дольше, чем ДНК, могут позволить ученым исследовать совершенно новые эпохи доисторических времен и использовать молекулярные инструменты для изучения костей из гораздо более обширной части мира, чем это возможно в настоящее время.

Ранее ученые извлекали белки из зубов животных возрастом 1,8 миллиона лет и яичной скорлупы возрастом 3,8 миллиона лет. Теперь они надеются, что палеопротеомика может быть использована для получения информации о других древних окаменелостях гомининов, которые потеряли все следы ДНК — от Homo erectus , который бродил по частям мира примерно с 1,9 миллиона до 140 000 лет назад, до Homo floresiensis. , миниатюрный вид «хоббитов», обитавший в Индонезии всего 60 000 лет назад.Изучая вариации этих белков, ученые надеются ответить на давние вопросы об эволюции древних человеческих групп, например, какие линии были прямыми предками Homo sapiens . «Я думаю, что вы можете открыть все человеческое дерево целиком», — говорит Мэтью Коллинз, биоархеолог из Копенгагенского университета, который был в авангарде этой области с 1980-х годов, когда она состояла всего из нескольких исследователей.

Достигнув совершеннолетия

Несмотря на волнение, некоторые утверждают, что исследователи могут с трудом нарисовать окончательную картину истории человечества на основе информации, которую исследователи могут получить с помощью белков, которые ограничены по сравнению с информацией, получаемой с помощью ДНК.И многие опасаются, что палеопротеомика в целом может быть подвержена ложным результатам, связанным с такими проблемами, как заражение. «Вы видите очень хорошее исследование, а затем вы видите людей, которые публикуют очень странные вещи, потому что они не думают критически о методах», — говорит Филипп Стокхаммер, археолог из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана в Германии.

За последние два десятилетия ДНК, извлеченная из древних окаменелостей, изменила понимание ученых об эволюции человека.Анализ сходства и различий в ДНК разных групп гомининов позволил исследователям составить карту запутанного генеалогического дерева способом, который ранее был невозможен. И генетический материал привел к некоторым важным находкам, таким как открытие денисовцев в первую очередь.

Коллагеновые белковые последовательности этой челюстной кости возрастом 160000 лет определили, что это денисовец с Тибетского плато. Фото: F. Chen et al. / Природа

Но на этой картинке остаются явные пробелы.ДНК была секвенирована всего у трех групп гомининов: неандертальцев, денисовцев и Homo sapiens , в основном из образцов, которым меньше 100000 лет (заметным исключением является пара 430000-летних ранних неандертальцев из Испании ² ). Вернитесь на несколько сотен тысяч лет назад, и все станет намного мрачнее. Это был период, когда происходило много интересных вещей, — говорит Фридо Велкер, молекулярный антрополог из Копенгагенского университета. Это было тогда, когда денисовцы и неандертальцы отделились от рода, который, например, стал бы современными людьми.Но это остается туманной частью истории человечества. Например, исследователи не знают, был ли древний гоминин Homo heidelbergensis , живший около 700 000–200 000 лет назад, предком как H. sapiens , так и неандертальцев, или был частью только неандертальской ветви, как некоторые считают предложенный. «Многое из этого происходит за пределами досягаемости древней ДНК», — говорит Велкер.

Вернитесь на миллион лет назад или больше, и все станет еще менее ясным. H. erectus, например, впервые появился в Африке около 1 года.9 миллионов лет назад, но без данных ДНК, остается неясным, как именно он связан с более поздними гомининами, включая H. sapiens .

Древняя ДНК также оставила географические слепые пятна. ДНК деградирует быстрее в теплой среде, поэтому, хотя 100000-летний образец, найденный в холодной сибирской пещере, все еще может содержать генетический материал, окаменелость, которая так долго провела в жаре Африки или Юго-Восточной Азии, обычно не будет. В результате мало что известно о генетике даже относительно недавних гомининов из этих регионов, таких как H.floresiensis .

Теперь исследователи надеются, что анализ белков может восполнить некоторые из этих пробелов. Идея не нова: еще в 1950-х годах исследователи сообщали об обнаружении аминокислот в окаменелостях. Но долгое время технологии, необходимой для секвенирования древних белков, просто не существовало. «На протяжении большей части моей карьеры я искренне, искренне верил, что мы не сможем восстановить древние белковые последовательности», — говорит Коллинз.

Ситуация изменилась в 2000-х годах, когда исследователи поняли, что масс-спектрометрия — метод, используемый для изучения современных белков, — также может быть применен к древним белкам.Масс-спектрометрия по существу включает в себя расщепление белков на составляющие их пептиды (короткие цепочки аминокислот) и анализ их массы для определения их химического состава.

Исследователи использовали этот метод, чтобы просеять сотни фрагментов костей, чтобы определить типы животных, от которых они произошли. В этом конкретном подходе, называемом зооархеологией с помощью масс-спектрометрии или ZooMS, исследователи анализируют один вид коллагена. Масса компонентов коллагена различается у разных групп и видов, что дает характерный отпечаток пальца, который позволяет исследователям идентифицировать источник кости.

ZooMS использовалась в статье ³ 2016 года для идентификации одной кости гоминина среди тысяч фрагментов из Денисовой пещеры — кости, которая, как позже показал анализ ДНК, принадлежала гибридному человеку по прозвищу Денни, матери-неандертальца и отцу-денисовцу. . Даже с этим результатом анализ древних белков уже существенно расширил наши представления об эволюции человека, говорит популяционный генетик Понтус Скоглунд из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне. Катерина Дука, археолог из Института истории человечества Макса Планка в Йене, Германия, теперь использует эту технику для поиска 40 000 неопознанных фрагментов костей из Азии в надежде обнаружить более древних гомининов.

Но ZooMS рисует картину только широкими мазками. Например, после того, как кость идентифицирована как принадлежащая гоминину, необходимы другие методы, чтобы копнуть глубже. Так что другие обратились к протеомике дробовика, которая направлена ​​на идентификацию всех белковых последовательностей в образце — его протеоме. Состав протеома зависит от типа исследуемой ткани, но часто включает различные формы коллагена. Этот метод выдает тысячи сигналов, что делает его гораздо более информативным, чем ZooMS, говорит Дука, но также сложнее интерпретировать.Сопоставляя эти сигналы с известными последовательностями в базах данных, исследователи могут идентифицировать точные последовательности коллагена или других белков в своем образце.

Ученые могут затем сравнить эту недавно определенную последовательность белка с таким же белком из других групп гомининов, ища сходства и различия в отдельных аминокислотах, которые помогут разместить гоминин на генеалогическом древе. Это похоже на то, как исследователи древней ДНК смотрят на однобуквенные вариации генетических последовательностей.

Заполнение пробелов

Хотя исследователи использовали анализ белков наряду с секвенированием древней ДНК до ⁴ , тибетский денисовец был первым древним гоминином, для которого были проанализированы только белки — и другие вскоре могли последовать за ним (см. ‘). Например, взгляд на белковые последовательности из H. heidelbergensis может прояснить его родство с H. sapiens и неандертальцами.

Кредиты: H.floresiensis : P. Brown et al., ./ Nature ; Денисовский зуб: R. Reich et al ./ Nature ; Гибрид Денни: Том Хайэм, Univ. Оксфорд; Денисовская челюсть: F. Chen et al . (Ссылка 1) / Nature ; H. naledi : L. R. Berger и др. l. / eLife ; Неандерталец: М. Мейер, и др., . (Ссылка 2) / Nature ; H. erectus : Nat. Hist. Mus./Alamy; Stephanorhinus : Нат. Hist.Mus. Дания; Люси: 120 через Wikimedia Commons; Скорлупа страусиного яйца: Терри Харрисон

В течение полутора десятилетий ведутся споры о природе H. floresiensis , останки которого были обнаружены на индонезийском острове Флорес в 2003 году. Его родство с другими гомининами неясно, есть предположения, что это мог быть карлик. потомок H. erectus , или, возможно, он произошел от рода Australopithecus , который более отдаленно связан с современными людьми.Эта группа жила более 2 миллионов лет назад, и среди ее членов есть знаменитый скелет Люси.

Протеомика может развеять эту тайну, говорит Коллинз. «Я полностью убежден, что у нас есть белок Homo floresiensis , и он будет секвенирован, и он подскажет нам, где он находится на генеалогическом древе», — говорит он. То же самое можно сказать и о другом маленьком гоминине, Homo luzonensis. Его кости и зубы были обнаружены в пещере на острове Лусон на Филиппинах несколько лет назад, о чем сообщалось ранее в этом году: ⁵ .Подобно H. floresiensis , эти образцы не дали ДНК. Арманд Сальвадор Михарес, археолог из Филиппинского университета в Кесон-Сити, говорит, что он планирует отправить Велкеру зуб животного из пещеры, где был обнаружен H. luzonensis , чтобы проверить жизнеспособность анализа белков в древних тропических материалах. .

По мере того, как исследователи готовятся к большему количеству протеомного анализа древних гомининов, работа над другими животными уже многое раскрывает об их эволюционных отношениях в глубоком прошлом.

В недавнем анализе, например, Энрико Каппеллини, специалист по палеопротеомике из Копенгагенского университета, и его коллеги использовали протеомику для определения места вымершего носорога Stephanorhinus на генеалогическом древе носорогов. Как сообщается в препринте, который еще не прошел экспертную оценку ⁶ , команде удалось извлечь белки из останков из Дманиси, штат Джорджия, возрастом почти 1,8 миллиона лет. Характер аминокислотных замен предполагает, что животное было тесно связано с вымершим шерстистым носорогом ( Coelodonta antiquitatis ).

В то время как белки тибетского денисовца происходят из дентина, костной ткани внутри зубов, эти белки Stephanorhinus были заблокированы в эмали, покрывающей зуб. Это может быть особенно полезно для поиска очень старых белков, предполагает Каппеллини. Эмаль — самый твердый материал в теле позвоночного, она действует как то, что Каппеллини называет закрытой системой, предотвращающей вымывание аминокислот. По его словам, дата возрастом 1,8 миллиона лет «не является пределом».

На самом деле другие пошли еще дальше. Исследователи сообщили об извлечении последовательностей коллагена у верблюда возрастом 3,4 миллиона лет, найденного в Арктике ⁷ . А в статье 2016 года Беатрис Демарчи, биомолекулярный археолог из Туринского университета, Италия, и ее коллеги извлекли и секвенировали белки из скорлупы страусиного яйца возрастом 3,8 миллиона лет ⁸ . Этот панцирь не сохранился в холодном полярном регионе: он прибыл с места в Танзании, где средняя годовая температура воздуха составляет около 18 ° C, говорит Демарчи.«Вы не ожидаете, что вещи выживут в такой жаркой среде», — говорит она. Белки гоминина могут быть извлечены из одних и тех же мест, добавляет она: «Мы должны попробовать, не так ли?»

Боль при прорезывании зубов

Еще предстоит преодолеть препятствия, прежде чем древние белки смогут сосредоточить внимание на ветвях эволюционного древа человека. До сих пор исследователи могли довольно легко вывести последовательности древних белков гоминина, потому что у них уже есть ДНК неандертальцев, денисовцев и H.Сапиенс . Это позволяет им предсказать белковые последовательности, которые могут появиться в их масс-спектрометрических сигналах. «Вы можете идентифицировать ожидаемые фрагменты из известных последовательностей генома древних организмов или современных людей и искать их», — говорит Сванте Паабо, палеогенетик из Института эволюционной антропологии Макса Планка в Лейпциге, Германия.

Но когда ученые заглянут в прошлое, им нужно будет определить последовательность этих аминокислот без карты.По словам Паабо, это постоянная проблема древней протеомики, потому что белки расщепляются на мелкие фрагменты, а образцы часто загрязнены современными белками.

Белки, которые сохранялись в зубной эмали в течение почти 1,8 миллиона лет, помогли прояснить филогенез древнего носорога, найденного в Дманиси, Грузия Фото: Музей естественной истории Дании

Коллинз уверен, что это возможно. Он указывает на статью 2015 года ⁹ , в которой он, Велкер и другие составили карту филогенетического древа коренных копытных в Южной Америке, разнообразной группы необычно выглядящих млекопитающих, которые вымерли около 12000 лет назад.Из-за отсутствия ДНК окаменелостей копытных животных команде пришлось с нуля секвенировать белки коллагена, чтобы сравнить их с белками других животных. Они обнаружили, что два вымерших местных копытных, Toxodon и Macrauchenia , были тесно связаны с группой, в которую входят лошади и носороги, а не, как думали некоторые исследователи, группе Afrotheria, в которую входят слоны и ламантины.

Другие ограничения более фундаментальные. Древние зубы и кости содержат небольшое количество белков, поэтому существует относительно мало фрагментов информации, которые можно использовать для идентификации образца.Например, анализ тибетского денисовского белка выявил последовательности из восьми различных видов коллагенового белка, всего чуть более 2000 аминокислот. Только одна из этих аминокислот отличалась от последовательностей неандертальца и современного человека, идентифицируя образец как денисовский. Это означает, что даже если бы исследователь смог секвенировать белки из образца H. erectus , например, в аминокислотных последовательностях просто могло бы быть недостаточно информации, чтобы сказать что-либо определенное о его отношении к современным или архаичным людям. .Для сравнения, один древний геном содержит порядка трех миллионов вариантов по сравнению с любым другим геномом, говорит Скоглунд, и поэтому гораздо более информативен в отношении эволюции.

И поскольку белки часто выполняют важные функции — например, формируют структуру кости — они не всегда сильно меняются по мере эволюции видов. Белки, специфичные для эмали, например, совершенно одинаковы у денисовцев, H. sapiens и неандертальцев, поэтому их нельзя использовать для различения этих групп.Однако Велкер говорит, что эти белки действительно различаются у других человекообразных обезьян и могут быть более информативными, когда речь идет о более старых группах гомининов.

Тем не менее, исследователи очень мало знают о том, как белковые последовательности меняются в популяциях древних людей. Ученые секвенировали только один денисовский геном, например, что означает, что для идентификации тибетского денисовца команда сравнила белковые последовательности только с одним другим членом этой группы. Может быть, у других денисовцев были другие варианты.«Многие генетики довольно скептически относятся к этой методологии, но я думаю, это потому, что они прошли долгий путь в понимании геномных вариаций в древних популяциях», — говорит Дука.

Уроки прошлого

Есть и другие проблемы. Некоторые исследователи обеспокоены тем, что более широкий ажиотаж вокруг палеопротеомики может привести к тому, что это поле попадет в те же ловушки, что и поле древней ДНК 20 лет назад. Многие очевидно захватывающие результаты 1990-х и начала 2000-х годов — например, открытие ДНК динозавров или насекомых, пойманных в ловушку янтаря — позже оказались ложными, поскольку они были продуктами заражения или других методологических ошибок.«Я не удивлюсь, если это произойдет с миром протеомики», — говорит Дука.

Лидеры в этой области знают об этих проблемах, и многие исследователи прилагают согласованные усилия для создания надежной науки. Среди них — Джессика Хенди, археолог из Йоркского университета, Великобритания, которая является пионером в использовании белков для изучения диеты первых людей. В статье 2018 года Хенди и ее коллеги определили белки в керамике 8000-летнего возраста из Чатал-Хююка в современной Турции, которая показала, что древние жители ели различные растения и животных и даже перерабатывали молоко в сыворотку ¹⁰ .

«Эта техника настолько интересна и увлекательна, и она действительно привлекает много внимания, особенно прямо сейчас», — говорит Хенди. «Нам действительно нужно двигаться осторожно», — добавляет она. Вместе с Велкером Хенди является ведущим автором статьи, описывающей передовой опыт в этой области, от предотвращения заражения до обмена данными в публичных репозиториях ¹¹ .

Хенди добавляет, что необходимы более фундаментальные исследования того, как белки выживают и разлагаются в течение длительного времени. По ее словам, такого рода исследования могут не попасть в заголовки газет, но могут дать исследователям больше уверенности в своих результатах.В качестве примера она приводит работу Демарчи: Демарчи обнаружила, что белки в ее яичной скорлупе возрастом 3,8 миллиона лет были связаны с поверхностью минеральных кристаллов в скорлупе, по существу замораживая их на месте. «Что в этом круто, так это то, что это фактически объясняет, почему белки выживают, что делает открытие намного более надежным», — говорит Хенди.

Несмотря на то, что еще есть проблемы, которые необходимо решить, прогресс в этой области не показывает признаков замедления. И хотя эволюция человека может привлечь наибольшее внимание, ученые используют древнюю протеомику самыми разными способами, от изучения маркеров болезни в зубном камне древних зубов ¹² до исследования шкуры каких животных использовались для создания средневековых пергаментов ¹³ .

Демарчи говорит, что все это ее взволновало. И когда дело доходит до построения генеалогических деревьев давно вымерших организмов, по ее словам, протеомика может вызвать волну. «Я не думаю, что когда-нибудь увижу этому конец», — говорит она. «Он будет действительно довольно большим».

границ | Анализ белков, кодируемых геном ACE2, у видов млекопитающих

Новые инфекционные заболевания (EID) представляют опасность для здоровья населения и биобезопасности во всем мире. На сегодняшний день идентифицировано более 5000 вирусов, из которых ~ 75% имеют зоонозное происхождение и могут преодолевать видовой барьер и вызывать инфекцию у человека (1).С декабря 2019 г. было зарегистрировано несколько случаев пневмонии неизвестной причины, которая впоследствии была идентифицирована как острое респираторное инфекционное заболевание, вызванное новой коронавирусной инфекцией, то есть коронавирусной болезнью 2019 г. (COVID-19) (2). На основе результатов сравнения геномов этот новый коронавирус был назван Международным комитетом по таксономии вирусов «коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома типа 2» (SARS-CoV-2) и считался основным возбудителем текущей вспышки (3 ).Частые и случайные региональные вспышки и неопределенные эпидемии вызвали серьезную социальную панику и привели к огромным экономическим потерям, поскольку болезнь постепенно распространяется по всему миру. Предыдущее исследование выявило потенциальную связь между инфекцией и историей контакта с рынками морепродуктов и дикой природы на ранней стадии (4). Однако источник SARS-CoV-2 окончательно не установлен, поскольку некоторые пациенты вообще не сталкивались с рынками дикой природы.

Предыдущие исследования документально подтвердили заражение коронавирусом людей, свиней, крупного рогатого скота, овец, птиц, собак, кошек, мышей, верблюдов, летучих мышей и китов (5).Некоторые хозяева могут быть серьезно инфицированы различными коронавирусами, такими как коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV) и коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV). SARS-CoV-2 принадлежит к роду β -коронавируса семейства Coronaviridae . Коронавирусы, заражающие людей в настоящее время, произошли от животных, и их естественными хозяевами обычно являются рукокрылые (летучие мыши) и грызуны (крысы) (6). Кроме того, различные типы коронавируса также могут инфицировать парнокопытных, включая домашний скот (свиньи, крупный рогатый скот и верблюды), и хищных промежуточных хозяев, таких как норки и циветты (7).Может ли SARS-CoV-2 инфицировать домашний скот (свиней и птиц) и домашних животных (например, собак), пока не ясно. В настоящее время нет достаточного понимания механизмов адаптации к хозяину SARS-CoV-2, включая процесс вирусной инфекции и репликации, функцию белков, кодирующих вирус, взаимодействие между вирусом и его факторами хозяина, активацию врожденного противовирусного иммунный ответ хозяина и механизм ускользания вируса от иммунной системы хозяина. Более того, отсутствуют доступные подходы для борьбы с внезапными вирусными инфекциями, для эффективного нацеливания на определенные молекулы для подавления вирусной инфекции и для лечения связанных с инфекцией осложнений.Кроме того, поскольку источник патогена все еще остается неясным, это значительно ограничивает обширные исследования и отслеживание пути передачи. Достижения в новых технологиях могут предоставить новый метод отслеживания источника вируса. В частности, возможность использования подозреваемых животных в качестве промежуточных хозяев может быть оценена на основе характеристик связывания вирусных белков с различными рецепторами. Для эпидемиологического расследования доступны новые технологии, такие как искусственный интеллект и обмен данными, что способствует повышению точности и эффективности скрининга.

Ангиотензин-превращающий фермент (АПФ) представляет собой мономерную мембраносвязанную цинк- и хлор-зависимую дипептидазу (8). Он может катализировать превращение декапептида ангиотензина (Ang) I в октапептид Ang II и гидролизовать брадикинин путем удаления С-концевого дипептида (9). Ангиотензин-превращающий фермент 2 (ACE2), обнаруженный как гомолог ACE, действует как карбоксипептидаза, которая может предпочтительно расщеплять гидрофобные или основные аминокислоты на карбоксильном конце. Он может катализировать превращение Ang II в Ang- (1-7) и разлагать Ang I до неактивного Ang- (1-9) (10).Ang- (1-7) — сосудорасширяющий пептид с антиоксидантными, антифиброзными и противовоспалительными свойствами (11). ACE2 высоко экспрессируется в сердце, почках, семенниках, гепатобилиарных протоках и клетках альвеолярного типа 2 (12). Предыдущие исследования предсказали структуру белка-шипа SARS-CoV-2 и показали, что он является ключевым белком, который опосредует вирусную инвазию в клетки-хозяева, взаимодействует с белками ACE2 и опосредует инфекцию у людей (13).

Рецептор-связывающий домен SARS-CoV-2 имеет высокую гомологию последовательности с SARS-CoV, что указывает на потенциальное связывание ACE2 с SARS-CoV-2 (14).Различия между SARS-CoV и SARS-CoV-2 были изучены с помощью электронной микроскопии. Результаты показали, что SARS-CoV-2 связывается с ACE2 с более высоким сродством, чем SARS-CoV (15, 16). Согласно текущему анализу данных, у других видов также есть белки с тем же аминокислотным составом, что и ключевой участок человеческого белка ACE2. Эта ключевая область относится к области, которая связывается со спайковым белком коронавируса. Другие потенциальные рецепторы также могут существовать в клетках-хозяевах разных видов, которые могут играть важную роль в инвазии SARS-CoV-2.Поэтому, помимо людей и проверенных животных, которые могут быть инфицированы, представляется необходимым проанализировать потенциальные рецепторы у других видов.

В данном исследовании последовательности белков, соответствующие гену ACE2, были загружены из базы данных UniProt (17) с последующим построением филогенетического дерева с последовательностями белков с использованием метода максимального правдоподобия (18, 19). На рисунке 1 показано распределение расстояний между белками, кодируемыми геном ACE2, у разных видов, с высокой гомологией с белками, обнаруженными у млекопитающих.

Рисунок 1 . Белки, кодируемые геном ангиотензинпревращающего фермента 2, у видов млекопитающих. Дерево RAxML было сгенерировано с использованием RAxML-HPC2 с выбранной моделью GAMMA и значением начальной загрузки 1000.

Совместное сравнение данных было проведено с упором на ключевые гомологичные белки и основные области различных видов. При случайном выборе одного вида из каждой клады был проведен дальнейший анализ кристаллической структуры N-концевого протеазного домена ACE2 или ключевых структурных доменов других потенциальных рецепторов и структуры S-белка рецептор-связывающего домена SARS-CoV-2. , чтобы предположить возможность связывания рецептора SARS-CoV-2.Результаты показали высокую вероятность связывания ACE2 с S-белком SARS-CoV-2 на основании высокой гомологии (рис. 2). Суперпозиция структурной модели SARS-CoV-2 S-RBD в комплексе с ACE2 / ACE от человека, Nyctereutes procyonoides (енотовидная собака), Neophocaena asiaeorientalis (морская свинья без плавников) и Rhinolophus sinicus horsehoe (китайская морская свинья). ) показал, что комплексы имеют очень похожие общие структуры (рис. 2А). Путем анализа взаимодействующих остатков между S-RBD и ACE2 / ACE от разных видов в этих комплексах, в ACE2 / ACE были идентифицированы две взаимодействующие области (остатки 19–84 и 346–360).Было обнаружено, что последовательности этих двух областей проанализированных видов являются высококонсервативными (рис. 2В). Однако интерфейсы взаимодействия между SARS-CoV-2 S-RBD и ACE2 / ACE от разных видов в этих сложных структурах были немного разными, при этом ACE2 от человека имел максимальное количество взаимодействующих остатков и являлся самой большой захороненной областью по всей территории. виды (Рисунки 2C – F). Это предполагает, что ACE2 от людей может иметь более высокое сродство к SARS-CoV-2 S-RDB, чем ACE2 от других видов.

Рисунок 2 . Прогнозирование структуры S-белок-связывающего домена ключевых доменов у различных видов и тяжелого острого респираторного синдрома, вызванного коронавирусом типа 2 (SARS-CoV-2). (A) Наложение S-RBD в комплексе с ACE2 / ACE (желтый) от человека, Nyctereutes procyonoides, Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis и Rhinolophus sinicus . (B) Выравнивание последовательностей двух областей связывания S-RBD (остатки 19–84 и 346–360) в ACE2 от разных видов. (C – F) Межфазные остатки (пурпурный) в ACE2 (белый) от человека (C) , Nyctereutes procyonoides (D) , Neophocaena asiaeorientalis (E) , (F) , которые взаимодействуют с S-RBD.

Из-за разной длины белковых последовательностей для лучшего локального выравнивания последовательностей был применен алгоритм Нидлмана-Вунша для сравнения с последовательностью белка ACE2 человека и для расчета их сходства с целью изучения распределения аминокислотного состава в ключевых доменах каждая последовательность белка (20).Как показано на Рисунке 3, белки, кодируемые геном ACE2, имеют большое сходство с человеческим рецептором ACE2, особенно в трех доменах, связанных с S-белком SARS-CoV-2. Следовательно, это поддерживало более высокую потенциальную восприимчивость к инфекции у млекопитающих.

Рисунок 3 . Сравнение ключевых доменов резервуарных хозяев млекопитающих. (A) Область связывания человеческого белка ACE2 и белка S вируса SARS-CoV-2. (B) Результаты сравнения ключевых областей белков, кодируемых различными генами ACE2 млекопитающих и человеческим белком ACE2.Красные звезды указывают на подозрительный вид, заслуживающий внимания. Красные звезды указывают на подозрительные виды, которые были в тесном контакте с людьми или подозреваются в переносе SARS-CoV-2, такие как Pongo abelii, Felis catus, Paguma larvata, Bos taurus и т. Д.

Кроме того, была проанализирована связывающая способность белков, кодируемых разными генами ACE2, и возможные модели рецепторов для стимуляции различных видов. Предполагалось, что взаимодействие между ACE2 и SARS-CoV-2 является возможной основной причиной быстрого распространения SARS-CoV-2.По сравнению с SARS-CoV, четыре из пяти ключевых остатков трех коротких последовательностей вставки и связывания рецептора в N-концевой области SARS-CoV-2 были изменены (21). Shi et al. сообщили, что репликация SARS-CoV-2 была недостаточной у собак, свиней, кур и уток, хотя она была достаточно эффективной у хорьков и кошек (22). Они обнаружили, что SARS-CoV-2 передается от кошек воздушно-капельным путем, что соответствует результатам сравнения гомологии (рис. 3). Остались нерешенными другие вопросы, касающиеся связывающей способности других потенциальных рецепторов с вирусными белками, потенциальной мутации, которая могла бы дополнительно улучшить взаимодействие между S-белком и ACE2, или у видов, имеющих высокогомологичные белки или взаимодействующих с ACE2.Ответы на эти вопросы облегчат разработку агентов и антител против S-белка или белка ACE2 (или других потенциальных рецепторов) или небольших молекул, чтобы нарушить их взаимодействие.

В заключение, изучение продуктов белка, кодируемого геном ACE2, у млекопитающих может быть полезным для получения дополнительной генетической и функциональной информации о SARS-CoV-2. Основываясь на их высокой гомологии, их возможность связывания спайк-белка SARS-CoV-2 довольно высока и у таких видов, как Felis catus, Bos taurus, Rattus norvegicus и т. Д.могут быть потенциально восприимчивыми хозяевами; специальный мониторинг особенно необходим для домашнего скота и птицы, которые находятся в тесном контакте с людьми. Анализ потенциальной восприимчивости млекопитающих-резервуарных хозяев, а также понимание иммунного распознавания и ускользания вируса будут иметь большое значение для контроля распространения вируса, лечения вирусных заболеваний и защиты жизни и имущества людей.

Методы

Сбор данных и филогенетический анализ

Белковые последовательности, кодируемые геном ACE2, были загружены из базы данных UniProt (15).Если было несколько идентичных белковых последовательностей, кодируемых геном ACE2 у каждого вида, последовательность была случайным образом выбрана в качестве репрезентативной последовательности вида для последующей обработки. Отобранные последовательности выравнивали с помощью Clustal Omega на веб-сервере EBI (23). Филогения максимального правдоподобия (ML) всех вирусных генов оценивалась с помощью RAxML-HPC2 на XSEDE (18) с выбранной моделью GAMMA и значением начальной загрузки 1000.

Расчет процентной идентичности ключевых доменов хозяев-резервуаров млекопитающих

После скрининга сходство и идентичность последовательностей были снова проанализированы для дальнейшего изучения взаимосвязи между последовательностями белка, кодируемыми геном ACE2.Процесс ключевой операции можно разделить на следующие этапы: последовательности белка от исходного хозяина, которые не были млекопитающими, были удалены вручную, в то время как оставшиеся последовательности белка сравнивали с последовательностью белка ACE2, кодируемой геном ACE2 человека, одну за другой, используя Алгоритм Нидлмана-Вунша (20), а также сходство и идентичность между ними. Затем были выделены области последовательности белка ACE2 человека, которые взаимодействовали с белками S коронавируса 2 (SARS-CoV-2) S тяжелого острого респираторного синдрома, и были сопоставлены с аминокислотным составом последовательностей белков других видов.

Прогнозирование структуры ключевых доменов, связывающих белок S

SARS-CoV-2 S-RBD в комплексе с ACE2 из Nyctereutes procyonoides, Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis и Rhinolophus sinicus был смоделирован с помощью Coot (24) с использованием кристаллической структуры SARS-CoV в комплексе с человеческим ACE2 (PDB ID: 6LZG) (15) в качестве матрицы. Контактные остатки двух партнеров в этих смоделированных комплексных структурах были определены с помощью сервера CoCoMaps (25) с отсечкой контактного расстояния между атомами 4 Å.

Заявление о доступности данных

В данном исследовании были проанализированы общедоступные наборы данных. Эти данные можно найти здесь: https://www.uniprot.org/.

Авторские взносы

YC и JL разработали исследование, подготовили рукопись и завершили ее пересмотр. YC и YS провели анализ данных. XT и ZB отполировали и доработали фигуры. YG, WL, JQ и DL предоставили различные предложения. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Национального проекта науки и технологий (номер гранта 2018ZX10101004). JL был поддержан Молодежной ассоциацией содействия инновациям CAS (2019091).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

1. Бланку Дж., Чомель Б. Б., Белотто А., Меслин FX.Возникающие или повторно возникающие бактериальные зоонозы: факторы возникновения, надзор и борьба. Vet Res. (2005) 36: 507–22. DOI: 10.1051 / vetres: 2005008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

2. Хуан Ц., Ван И, Ли Х, Рен Л. Клинические особенности пациентов, инфицированных новым коронавирусом 2019 г., в Ухане, Китай. Ланцет. (2020) 395: 497–506. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (20) 30183-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

3. Горбаленя А.Е., Бейкер С., Барик Р., де Гроот Р.Коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом: классификация 2019-nCoV и присвоение ему названия SARS-CoV-2. Nat Microbiol. (2020) 5: 536–44. DOI: 10.1038 / s41564-020-0695-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

4. У И-К, Чен Ц-С, Чан И-Дж. Вспышка COVID-19: обзор. J Chin Med Assoc. (2020) 83: 217–20. DOI: 10.1097 / JCMA.0000000000000270

CrossRef Полный текст | Google Scholar

5. Бельц Л.А. Летучие мыши и здоровье человека: лихорадка Эбола, атипичная пневмония, бешенство и не только .Джон Вили и сыновья (2017).

Google Scholar

6. Лау SKP, Woo PCY, Li KSM, Tsang AKL, Fan RYY, Luk HKH и др. Обнаружение нового коронавируса, China Rattus coronavirus HKU24, у норвежских крыс подтверждает мышиное происхождение Betacoronavirus 1, имеет значение для предка Betacoronavirus линии A. J. Virol. (2015) 89: 3076–92. DOI: 10.1128 / JVI.02420-14

CrossRef Полный текст | Google Scholar

7. Маллапати С. Животный источник коронавируса продолжает ускользать от ученых. Природа. (2020) DOI: 10.1038 / d41586-020-01449-8. [Epub перед печатью].

CrossRef Полный текст | Google Scholar

8. Корвол П., Уильямс Т.А., Субрие Ф. Пептидилдипептидаза А: фермент, превращающий ангиотензин I. Методы Энзимол . (1995) 248: 283–305. DOI: 10.1016 / 0076-6879 (95) 48020-x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Erdös EG, Deddish PA, Marcic BM. Усиление действия брадикинина ингибиторами АПФ. Trends Endocrinol Metabol. (1999) 10: 223–9. DOI: 10.1016 / S1043-2760 (99) 00156-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Донохью М., Се Ф., Баронас Э., Годбаут К., Госселин М., Стальяно Н. и др. Новая карбоксипептидаза, родственная ангиотензинпревращающему ферменту (ACE2), превращает ангиотензин I в ангиотензин 1-9. Circ Res. (2000) 87: E1–9. DOI: 10.1161 / 01.RES.87.5.e1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

11. Shi Y, Lo C-S, Padda R, Abdo S, Chenier I., Filep JG, et al.Ангиотензин- (1-7) предотвращает системную гипертензию, ослабляет окислительный стресс и тубулоинтерстициальный фиброз, а также нормализует почечный ангиотензин-превращающий фермент 2 и экспрессию рецептора Mas у мышей с диабетом. Clin Sci. (2015) 128: 649–63. DOI: 10.1042 / CS20140329

CrossRef Полный текст | Google Scholar

12. Zou X, Chen K, Zou J, Han P, Hao J, Han Z. Анализ данных одноклеточной РНК-seq по экспрессии рецептора ACE2 показывает потенциальный риск различных органов человека, уязвимых к инфекции 2019-nCoV. Front Med. (2020) 14: 185–92. DOI: 10.1007 / s11684-020-0754-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

13. Walls AC, Park Y-J, Alejandra Tortorici M, Wall A, McGuire AT, Veesle D, et al. Структура, функция и антигенность гликопротеина шипа SARS-CoV-2. Cell. (2020) 181: 281–92.e6. DOI: 10.1016 / j.cell.2020.02.058

CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Чжоу П., Ян X-L, Ван X-G, Ху Б., Чжан Л., Чжан В. и др.Вспышка пневмонии, связанная с новым коронавирусом, вероятно, происхождения летучих мышей. Природа . (2020) 579: 270–3. DOI: 10.1101 / 2020.01.22.914952

CrossRef Полный текст | Google Scholar

15. Ван Ц., Чжан И, Ву Л., Ню С., Сонг Ц., Чжан З. и др. Структурная и функциональная основа проникновения SARS-CoV-2 с использованием человеческого ACE2. Cell. (2020) 181: 894–904.e9. DOI: 10.1016 / j.cell.2020.03.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

16. Янь Р., Чжан И, Ли И, Ся Л., Го И, Чжоу К.Структурная основа распознавания SARS-CoV-2 полноразмерным человеческим ACE2. Наука. (2020) 367: 1444–8. DOI: 10.1126 / science.abb2762

CrossRef Полный текст | Google Scholar

17. Консорциум UniProt. UniProt: всемирный центр знаний о белках. Nucleic Acids Res. (2019). 47: D506–15. DOI: 10.1093 / nar / gky1049

CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Миллер М.А., Пфайфер В., Шварц Т. Создание научного портала CIPRES для вывода больших филогенетических деревьев.В: 2010 Семинар по средам шлюзовых вычислений (GCE) . Новый Орлеан, Лос-Анджелес: IEEE (2010). DOI: 10.1109 / GCE.2010.5676129

CrossRef Полный текст | Google Scholar

19. Фельзенштейн Дж. Эволюционные деревья из последовательностей ДНК: подход максимального правдоподобия. J Mol Evol. (1981) 17: 368–76. DOI: 10.1007 / BF01734359

CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Мадейра Ф., Парк Ю. М., Ли Дж., Бусо Н., Гур Т., Мадхусуданан Н. и др. API-интерфейсы инструментов поиска и анализа последовательности EMBL-EBI в 2019 году. Nucleic Acids Res. (2019) 47: W636–41. DOI: 10.1093 / nar / gkz268

CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Ван И, Лю М., Гао Дж. Усиление рецепторного связывания SARS-CoV-2 через сети водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Proc Natl Acad Sci USA. (2020) 117: 13967–74. DOI: 10.1073 / pnas.2008209117

CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Ши Дж., Вэнь З., Чжун Дж., Ян Х., Ван С., Хуанг Б. и др. Восприимчивость хорьков, кошек, собак и других домашних животных к коронавирусу SARS 2. Наука. (2020) 368: 1016–20. DOI: 10.1126 / science.abb7015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

23. Сиверс Ф., Вильм А., Дайнин Д., Гибсон Т. Дж., Карплюс К., Ли В. и др. Быстрая масштабируемая генерация высококачественного выравнивания множественных последовательностей белков с помощью Clustal Omega. Mol Syst Biol. (2011) 7: 539. DOI: 10.1038 / msb.2011.75

CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. Эмсли П., Лохкамп Б., Скотт В.Г., Каутан К. Особенности и развитие Coot. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. (2010) 66: 486–501. DOI: 10.1107 / S0

4910007493

CrossRef Полный текст | Google Scholar

25. Вангоне А., Спинелли Р., Скарано В., Кавалло Л., Олива Р. COCOMAPS: веб-приложение для анализа и визуализации контактов на интерфейсе биомолекулярных комплексов. Биоинформатика. (2011) 27: 2915–6. DOI: 10.1093 / биоинформатика / btr484

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Темпы развития, специфичные для видов, связаны с различиями в стабильности белков.

Задание темпа развития.

Многие животные демонстрируют сходство в своей организации (оси тела, системы органов и т. Д.).Однако они могут демонстрировать совершенно разную продолжительность жизни и, следовательно, должны соответствовать разным временным шкалам развития. В настоящее время два исследования сравнивают развитие человека и мыши (см. «Перспективы» Иваты и Вандерхэгена). Matsuda et al. изучил механизм, с помощью которого часы сегментации человека показывают период колебаний от 5 до 6 часов, тогда как период мыши составляет от 2 до 3 часов. Они обнаружили, что биохимические реакции, включая деградацию белка и задержки в процессах экспрессии генов, протекали медленнее в клетках человека по сравнению с их аналогами у мышей.Район и др. изучал темп развития эмбриональных стволовых клеток мыши и человека по мере того, как они дифференцируются в двигательные нейроны in vitro. Ни чувствительность клеток к сигналам, ни последовательность генно-регуляторных элементов не могут объяснить различную скорость дифференцировки. Вместо этого двукратное увеличение стабильности белка и продолжительности клеточного цикла в клетках человека по сравнению с клетками мыши коррелировало с двукратным более медленным темпом дифференцировки человека. Эти исследования показывают, что глобальные биохимические показатели играют важную роль в определении темпов развития.

Наука , этот выпуск стр. 1450, стр. eaba7667; также с. 1431

Structured Abstract

ВВЕДЕНИЕ

Что определяет скорость эмбрионального развития? Хотя молекулярные и клеточные механизмы многих процессов развития эволюционно законсервированы, скорость, с которой они работают, значительно варьируется между видами. Темп эмбрионального развития контролирует скорость индивидуальных процессов дифференциации и определяет общую продолжительность развития.Однако, несмотря на свою важность, механизмы, контролирующие темп развития, остаются неуловимыми.

ОБОСНОВАНИЕ

Сравнение высококонсервативных и хорошо охарактеризованных процессов развития у разных видов позволяет искать механизмы, объясняющие различия в темпе. Спецификация идентичности подтипа нейронов в спинном мозге позвоночных является ярким примером, продолжаясь менее суток у рыбок данио, 3-4 дня у мышей и около 2 недель у человека. Развитие спинного мозга включает четко определенную программу регуляции генов, включающую серию стереотипных изменений в экспрессии генов, регулируемых внешней передачей сигналов, когда клетки дифференцируются от нейральных предшественников к постмитотическим нейронам.Регуляторная программа и возникающие в результате нейронные клетки очень похожи у разных позвоночных, несмотря на разницу в темпах между видами. Поэтому мы решили охарактеризовать темп дифференцировки одного конкретного подтипа нейронов — мотонейронов — у человека и мыши и определить молекулярные различия, которые объясняют различия в скорости. С этой целью мы воспользовались повторением in vitro программ развития in vivo с использованием направленной дифференцировки эмбриональных стволовых клеток человека и мыши.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Мы обнаружили, что все стадии развития от нейрального предшественника к двигательному нейрону были пропорционально удлинены у человека по сравнению с мышью, в результате чего дифференцировка двигательных нейронов человека длилась примерно в 2,5 раза дольше, чем у мыши. Различия в темпе не были связаны ни с различиями в чувствительности клеток к сигналам, ни с различиями в последовательности ключевых генов или их регуляторных элементов. Вместо этого данные показали, что изменения стабильности белка коррелировали с темпом развития, так что более медленное развитие во времени у человека соответствовало повышению стабильности белка.Модель in silico показала, что повышенная стабильность белка может объяснить более медленный темп развития у человека по сравнению с мышью.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты предполагают, что различия в обмене белков играют роль в межвидовых различиях в скорости дифференцировки мотонейронов. Идентификация молекулярного механизма, который может объяснить различия в темпе эмбрионального развития между видами, привлекает внимание к роли стабильности белка в контроле темпа.Это предлагает экономное объяснение существенных различий в темпах развития между видами и показывает, как на общую динамику процессов развития могут влиять кинетические свойства регуляции генов. Что определяет видоспецифичные скорости оборота белка, еще предстоит определить, но доступность систем in vitro, которые имитируют темп развития in vivo, открывает возможность изучения этого вопроса.

Темп развития и стабильность белка.

Разные виды животных развиваются с разной скоростью, и эквивалентные стадии развития могут совпадать у мыши и человека в разные моменты времени развития. Нервные предшественники в спинном мозге проходят одинаковую последовательность экспрессии генов, генерируя двигательные нейроны у мышей и людей, и это служит моделью для изучения различий в темпе. Направленная in vitro дифференцировка эмбриональных стволовых клеток мыши в двигательные нейроны происходит более чем в два раза быстрее, чем дифференцировка эмбриональных стволовых клеток человека.Эквивалентная прогрессия развития с разной скоростью показана для факторов транскрипции PAX6 (зеленый), OLIG2 (красный) и NKX2.2 (синий). E — эмбриональный день; W — эмбриональная неделя; CS, этап Карнеги. Шкала 50 мкм.

Abstract

Хотя многие молекулярные механизмы, контролирующие процессы развития, эволюционно законсервированы, скорость, с которой развивается эмбрион, может существенно различаться между видами. Например, одна и та же генетическая программа, включающая последовательные изменения в состояниях транскрипции, управляет дифференцировкой мотонейронов у мыши и человека, но темп, в котором она действует, различается у разных видов.Используя in vitro направленную дифференцировку эмбриональных стволовых клеток в двигательные нейроны, мы показываем, что программа выполняется у мышей более чем в два раза быстрее, чем у человека. Это не связано ни с различиями в передаче сигналов, ни с геномной последовательностью генов или их регуляторными элементами. Вместо этого наблюдается примерно двукратное увеличение стабильности белка и продолжительности клеточного цикла в клетках человека по сравнению с клетками мыши. Это может объяснить более медленные темпы развития человека и предполагает, что различия в обмене белков играют роль в межвидовых различиях в темпах развития.