Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Хотя большая часть гидрофобных остатков расположена внутри глобулы белка, а внешняя ее поверхность преимущественно гидрофильна (по причинам, обсуждавшимся ранее), следует иметь в виду, что ситуация не настолько проста. Связывание белка с другими молекулами, например связывание фермента с его субстратом пли коферментом, почти всегда осуществляется с помощью небольшого гндрофобного участка на поверхности белка. Этот район обычно не гидратирован (или мало гидратирован) с тем, чтобы обеспечить возможность гидрофобных взаимодействий.
Большинство липпдов (гл. 17 — 19) образуется или разрушается прп взаимодействии с ферментами. Это взаимодействие должно носить гидрофобный характер, что справедливо также для всех субстратов, содержащих неполярные К-группы. Аналогично многие ферменты (илн другие белки), присутствующие в мембранах, прочно ассоциированы с различными липидами (гл.
1!). Взаимодействия такого рода также свидетельствуют о «мозаичном» строении поверхности белка, которая в основном гидрофильна, но содержит небольшие неполярные участки. 6.6. Четвертичная структура Аминокислотные последовательности субъединпц белка, если таковые имеются, определяют ее четвертичную структуру. Это следует из данных рентгеноструктурного анализа, а также из факта реконструкции функционально активного нативного белка из диссоцинрованных субъеднниц.
В качестве примера белка, обладающего четвертичной структурой, может служить гемоглобин. В ацетоне при кислом рН гем легко отделяется от денатурированного глобина. Однако при нейтральных рН имеет место рекомбинацпя гема и глобина с образованием нативного гемоглобина. Таким образом, возможно восстановление нативной конформации даже та- 996 т. ОснОВные кОл\ИОненты клетки Рис. 6.!6. Электронная микрофотография аспзртат-транскарбамоилазы (вверху) и предложенная на этой основе модель четвертичной струнтуры белка (внизу]. Показаны отражения негативно контрастированных частиц вдоль одной оси (а), з также усредненные отражения (б), язляюшиеся результатом наложения пяти отражений типа (а).
Отражения (в) получены в плоскости, перпендикулярной плоскости рисунков (а). Модель изобрзлгает предполагаемую ориентацию полнпентидной цени аспартат-траискарбамоилазы, основанную на данных электронной микроскопии. Субъединицы С объединены в гримеры, один из которых находится на вершине другого.
Шесть субъединип (! расположены на периферии молекулы и взапмодснствтют друг с др>том. а также с субъедпннцамн С. (ВУсйиггЫ К. В, Рг(1!(апгз )г. С., В!осйеш!з!гу, 11, 3393, !972 (микрофотографии); Сей!беге 7. Л., Рай(е( У. Р„ХТ„БсйасИлюн йй 7(., В(осйет(з!гу, 11, 3396, 1972 (модель).! е, вилки. ш. Рис. 6.17. Электронная микрофотография вируса желтой мозаики репы (а) и модель вируса, построенная на основе данных электронной микроскопии (б). (йтпсй А Т., р.
479, гп: 74еига1Ь Н., 1ИИ к. 1, ег1к Тье Рго1е1па, то1. 1, Асадепис Ргеаа, 1пс., Хетт Уогк, 1975.) кой сложной молекулы, состоящей из четырех пептидных цепей, каждая из которых содержит гем в строго определенном положении. Отсюда можно сделать вывод, что не только вторичная и третичная, но и четвертичная структура определяется особенностями аминокислотных последовательностей полипептидных цепей. Ряд других крупных белков, в том числе многие ферменты, под действием различных агентов дпссоциируют с образованием неактивных субъединиц.
Следовательно, хотя биологически активный белок может обладать очень высокой молекулярной массой (от нескольких сотен тысяч до миллиона), составляющие его пептидные цепи могут быть гораздо меньше (табл. 6.2). За образование активных белков при агрегации его субъединиц ответственны те же силы, которые определяют свертывание индивидуальной пептидной цепи в процессе формирования ее нативной конформации. Электронная микроскопия — удобный метод анализа четвертичной структуры белков, особенно крупных молекул со многими субьединицами.
Главное ограничение метода, с одной стороны, сравнительная «прозрачность» белков по отношению к пучку электронов, а с другой — их недостаточная стабильность в условиях бомбардировки электронами и глубокого вакуума. Однако, несмотря на это, обычно удается проводить структурный анализ с разрешением до 2 нм, а при соблюдении определенных предосторожностей — до 1 нм. На рис.
6.16 изображены электронные микрофотографии (электронограммы) фермента аспартат-транскарбамоилазы Е. со(6 состоящей из 12 субъединнц, 6 из которых имеют мо. лекулярную массу 17000 (К-субъединицы), а 6 других — 33500 (С-субъединицы). Необходимо отметить, что тримеры С-субъединиц также проявляют ферментатпвную активность и в комбинации с димерами К-субъеднниц образуют молекулу с субъединичной структурой (Кг)а(Са)т (равд. 8.7.1). Исходя из этих данных, а так- Ь ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ же данных электронной микроскопии, была предложена модель четвертичной структуры фермента (рис. 6.16). Электронная микроскопия широко используется для изучсния вирусов, причем данные о размерах последних позволяют выяснить существенные детали их структуры.
На рис. 6.17 представлена электронная микрофотография вируса желтой мозаики репы, а также построенная на этой основе модель вируса; состоящая из расположенных на его поверхностн 32 структурных единиц, 12 из которых представляют собой циклические системы пз 5 субъединиц, а 20 — циклические системы из 6 субъединиц. В целом в состав вируса входит 180 белковых субъединиц с молекулярной массой 2! 000 каждая (табл. 6.2). 6.7. Белки-предшественники и ансамбли белков Многие полипептиды и белки синтезируются В виде цепей, име. ющих большее число аминокислотных остатков, чем конечные функционально-активные структуры, присутствующие в клетке или секретируемые в кровь н другие жидкости организма.
Так называемый «процессинг» этого предшественника с образованием более короткого белка осуществляется с участием ряда протеолитических ферментов. Здесь будет приведено лишь несколько примеров таких превращений, более подробная информация представлена в последующих главах. Один из примеров зимогеиов (неактивных предшественников протеолитических ферментов) — трипсиноген, который при гидролизе одной пептидной связи превращается в активный фермент — трипсин (гл. 8). Фибриноген представляет собой растворимый белок плазмы крови, превращающийся в результате протеолиза в нерастворимый фибрнн кровяных сгустков, предохраняющих организм от больших потерь крови прн поражении кровеносных сосудов (гл.
29). Проинсулин, состоящий из одной полипептидной цепи с внутримолекулярными дисульфиднымн мостиками, в результате протеолиза дает активный инсулин, состоящий из двух пептидных цепей и образующийся за счет вышепленпя Внутреннего пептидного сегмента из полипептидной цепи предшественника (гл. 46). Наконец, состоящий из трех цепей нерастворимый фибрилляряый белок, коллаген, образуется в результате протеолитического расщепления предшественников, имеющих более длинные аминокислотные пос.ледовательности (с дополнительными пептидными сегментами в ХНЕ- и СООН-концевых частях), чем цепи коллагена (гл. 38).
Эти примеры иллюстраруют также возможные пути участия протеаз в контроле биологнческих процессов. 20» з. Белки. П! 6.8. Спектральные методы обнаружения конформационных переходов в белках 6.6.1. Спектры поглощения Белки, как правило, поглощают УФ-излучение в трех областях; >250 нм (с пиком вблизи 280 нм), где поглощение определяется искл»сиятельно присутствием остатков ароматических аминокислот (равд. 4.2.1), при 2!Π— 250 нм, где поглощение определяется присутствием ароматических и других аминокислотных остатков, а также наличием водородных связей и других взаимодействий, зависящих от конформашш белка н содержания в молекуле а-спиралей, и (2!О нм главным образом благодаря поглощению пептнднь»ми связями, а также в связи с различными копформационными факторами.
Очевидно, что поглощенке УФ-излучения белками а двух последних областях длин волн имеет весьма сложную природу. Поскольку полоса поглощения тирозиновых остатков претерпевает заметный еда»п с ростом РН благодаря ноннзапни фенольных групп, а в случае остатков триптофана такой сдвиг не имеет места, спектрофотометричсскнй меюд можно использовать для оценки числа этих остатков в белках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
