З чого ми зроблені? Роль білків у нашому організмі та дієті

Якщо слово «білок» змушує вас думати лише про соковиті стейки або білкові коктейлі, може бути несподіванкою, коли дізнатись, що 20% кожної клітини нашого тіла складається з білків [1]. Отже, що таке білки і навіщо вони потрібні організму?

Назва білка походить від грецького "protos", що означає "перший", і воно має цю назву з поважної причини [2]. Білки - це молекули, які виконують цілий зоопарк функцій у клітині. Вони необхідні кожному живому організму. ДНК, план усього живого, містить рецепти, необхідні для виготовлення кожного білка, отже, кодуючи “робітників”, які змушують наші клітини функціонувати.

Мікроскопічний погляд на наш молекулярний склад. Наше волосся і наші очі складаються з різних білків.

Ось лише кілька прикладів білків та їх ролі:

ВОЛОССЯ: Ваше волосся, нігті та шкіра виготовлені з білків, які називаються кератинами, які, зокрема, виконують захисну функцію від УФ-опромінення та зневоднення. Ваша ДНК визначає тип кератину, який у вас є. Наприклад, люди з кучерявим волоссям мають більше дисульфідних зв’язків у своєму кератині, що змушує білковий ланцюг вигинатися [3].

ОЧІ: Ваша лінза для очей також складається з білків. Ці білки називаються кристалінами. Вони щільно упаковуються, щоб збільшити показник заломлення лінзи, проте прозорі. Насправді понад 90% очних лінз складаються з кристалінів [4]. Ще однією дивовижною властивістю кристалінів є їх довговічність. Більшість білків замінюються протягом двох днів; проте кристаліни по суті зберігаються все життя [5,6]! На жаль, накопичення білка призводить до пошкодження з віком, роблячи кришталик менш прозорим, що сприяє погіршенню зору [7].

КРОВЬ: Еритроцити також використовують білки. Вони мають спеціальний білок, який називається гемоглобіном, який переносить кисень до тканин і виводить відходи, такі як вуглекислий газ (CO2). Цей білок об’єднується із залізом для виконання завдання, яке надає крові червоний колір [8].

Ваша імунна система також використовує білки. Імунна система - це флора спеціалізованих клітин, які циркулюють в організмі, і виробляє білки, звані антитілами, які можуть розпізнавати та зв’язувати чужорідні молекули та частинки (білки на вірусних поверхнях), націлюючи їх на знищення [9].

Нам потрібно щодня виробляти безліч різних видів білків, щоб виконати ці завдання та багато іншого, але ми не єдині, хто виробляє білки. Усі живі організми, включаючи рослини і тварини, виробляють білки, і ми отримуємо білки як частину нашого раціону.

Отже, що відбувається з білками, коли ви їх вживаєте? Білки складаються з будівельних блоків, які називаються амінокислотами. Дієтичні білки спочатку подрібнюються на шматки (ферментами, які називаються протеазами), і ці будівельні блоки використовуються або для утворення нових білків, або для «спалення», або енергії.

Напевно, ви вже чули про термін «незамінні амінокислоти». Незамінні амінокислоти не можуть вироблятися організмом самостійно, тому білки, що містять ці незамінні амінокислоти, є абсолютно необхідними в нашому харчуванні [10].

Більшість білків недовговічні - вони живуть лише від кількох годин до днів, після чого вони руйнуються і переробляються в амінокислоти [11]. Але навіщо переживати всі проблеми, пов’язані з виготовленням білка сьогодні, аби розщепити його завтра, знову і знову? Як область постійних досліджень ми знаємо, що білки пошкоджуються [12].

Подібно до того, як шини замінюються протягом усього життя автомобіля, протеїни повинні бути замінені протягом нашого життя. Швидкий оборот може гарантувати, що білки, які прилипають, є якісними і не створюватимуть проблем. Це також один із способів, яким наші клітини регулюють функцію та кількість певних білків, завдяки чому ми маємо лише конкретні білки, що функціонують у необхідний час. Білки, функції яких більше не потрібні, швидко руйнуються. Невидалення деяких білків за необхідності може спричинити проблеми, як це спостерігається при захворюваннях, включаючи рак [13].

Скільки праці потрібно для виготовлення білка? Найбільший на сьогоднішній день протеїн - це Титин, який діє як молекулярний джерело в м’язах. Він складається з

30000 амінокислот, і це займає багато часу. Синтез білка відбувається зі швидкістю

200 амінокислот на хвилину, тож на виготовлення однієї молекули титину потрібно 2-3 години! Більшість білків значно коротші за титин із медіаною

Довжина 400 амінокислот. Вони виробляються за лічені хвилини [15].

Враховуючи, що білки настільки важливі для всіх функцій людського організму, не дивно, що багато захворювань спричинені помилками в послідовності білків або ненормальною поведінкою білка. Мутація рецепта ДНК, що кодує білок, утворює "напівзапечений" дефектний білок. Наприклад, муковісцидоз спричинений дисфункціональною копією білка CFTR, який бере участь у виробленні поту, травних рідин та слизової [16]. Іноді білок із правильною послідовністю може поводитися неправильно. Наприклад, при пріоновій хворобі пріонний білок змінює свою форму і утворює агрегат, який перешкоджає належній функції нервових клітин [17].

Не дивно, що вчені все своє життя присвячують вивченню структури та функції білка, оскільки білки настільки складні - існує приблизна кількість

20000 білків лише у людини [18]! Наша подорож до розуміння функції білків у здоров’ї та захворюваннях людини тільки розпочалася з важливої подорожі до клітини, світу, складеного з білків.

Жанна Гахвердян, Знай науковий співробітник