Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Эритроциты, содержащие НЬБ, претерпевают изменение формы, становятся серповидными, что объясняетсн агрегацией дезоксигемоглобина. Способность организма образовывать НЬ8 :передается по наследству. НЬ8 отличается от НЬА (нормального темоглобина) одним аминокисловным остатком в (3 цепи (гл. 26). .Для другого аномального белка также было показано, что он отличается от нормального цдвнственпой аминокисловной заменой -(гл. 26).
Более того, видовые различия многих гомологических белков (гл. 27) заключаются в замещении аминокислотных остатков :в определенных положениях,пептидной,цепи. Та~ням образом, ген, кодирующий симтез Р-цепи, должен определять а~мвпокислотную последовательность, белка; мутация, т. е. изменение ДНК, приводит к изменению последовательности ~в .белке.
Гемоглобин человека состоит из а- и р-цепей (рис. 4.2), опнтсз которых обусловлен генами, локализованными в различных хромосомах. Таким образом, гипотеза — «один ген — один фермент»должна быть переформулирована «один ген — одна полипептидная цепь», так как индивидуальные ферменты и другие белки содержат обычно одну или несколько цепей, Генетическая определенность структуры белка связана с последовательным расположением аминокислот в цепи или,в цепях. В связи с этим концепцию о последовательности можно теперь сформулировать следующим образом: последовательность пмннокпслот в белке определяется последовательностью пуклеотидов в соответствующем участке ДНК.
Сейчас мы рассмотрим некоторыс следствия этой гипотезы. 25.5.1. Специфическая конформация белков Глобулярные белки проявляют евон характерные свойства только в нативном состоянии; в связи с этим можно задать вопрос, контролируется ли генетически сложная специфическая укладка полипептнлной цепи? Имеющиесл данные свидетельствуют о том, что ампнокнслоп«ая последователыность как таковая определяет укладку полиппптидной цели с образованием натпвной конформации. Это подтверждается тем, что многиевысокоочнщенные белки могут быть денатурированы, т. е. переведены в беспорядочное состояние, но ~в подходящих экопсрименталвных условиях они спонтанно восстанавливают свои нативные свойства (гл.
6). ВЬ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. ! 1озь Пригмером служит обратимая денатурация гемоглобина, аписавная ранее (разд. 6.6). В молекуле гемоглобина нет дисульфндных связей, и пространственная укладка се обусловлена только некавалснтиыми сила~ми, т. е. гпдрофобиымп силами, водородными связями и ионными взаимодействиями (разд. 6.3 и далее). Подобным образом и молекулы других балкон не имеют дисульфидвых связей — это миоглобин, знолазы, различные амилазы и цитохром с В каждом случае возврат из беспорядочного состоявия к нативному требует перестройки сотен спецпфнчоских связей на молекулу. Наиболее убедительной иллюстрацией до настоящего времени является поведение рибонуклеазы, которая содержит четыре внутрицспочечныс дпсульфидные связи (равд.
9.3.2). При восстановлении этих связей образуются восемь сульфгидрильных групп и беспорядочно свернутая полипвптидная Гцопь. Реакисленне в мягких условиях переводит фермент ~в нативное состоялие, т. с. реализуется одна нз 256 возможных комбинаций 1васстанавлсния дисульфидных связей. В этом случае определенная специфическая аминокислотяая последовательность обусловливает определенное пространственное расположение соответствующих пар сульфгидрильных групп перед окислением, я при этом сложенная полипептидная цепь находится в паиболее термодинамически стабильном состоянии.
Таким образом, генетическое влияние на конформацпю выражается в апраделеиии положения тех остатков, которые крйтнчны для Образования соопветствуютцей,конформации и, следовательно, для фунвционалиных свойств белка. Молекулы многих белков состоят из двух и более цепей. У некоторых пз них цепи объединены за счет вековалентных сил. например в гвмоглобине (гл.
31), альдолазе (гл. 14), глутаматдегидрогенаэе (вл. 6) и т. д. В этих случаях диссоциация и ассоциация легко Обратимы при воздействии тех же фа~кторов окружающей среды, которые контролируют коиформацню Отдельных полипвптидных цепей. Таким образом, для образования многоцепочечных белков нет специальных генетических факторов; их образование является следствием генетичеакой,информации, выражен~ной в амипокислатной последовательности полипептидных цепей, входящих в саста~в белка. У некоторых многацвпочечных белков, таких, как инсулин, химоврипсин н плазмин, ~цепи свяэаны дисульфидными мастиками. Одяако в этих и других случаях неактивный белок предшеспвонник синтезируется в виде единой цепи; затем образуются дисульфидные связи, как это было описано выше для РНазы. Образование многацепачечных активных форм является результатом протеолитического расщвпленив с утратой фрагмента исходной полипаптидной цепи, а оставшиеся пептидные цепи оказываются скрепленными дисульфидными связями.
Это было описано раньше для химотрипсина (рис. 8.14), но спра~ведливо также и для превраще- !и. метАБолнзм хаза мия плазмнногена !в плазмим (гл. 29) и проинсулина в инсулин (гл. 46). Та~к как укладка и самосборка сложных глобулярных белков ,вдут благодаря генетически детерминированной а!минокислотнай лоследователнности, то очевидна, что это првменимо и !к более "сложны|м агрегатам, таким, как некоторые ферменты лируватдегидрогеназного комплекса (разд. 12.2.1) и другие мультиферментные комплексы. В самом деле, так кнк основная роль генов заключаеася в кодированви полипептидных цепей, то сборка должна быть преимущественно самосборкай, т. е.
без дальнейшего вмешательства генетических детерминант. Для некоторых вирус!!в, например бактернофага Т4 (гл. 28) и рвбосом (гл. 26). было гнжазаяа, что эти сложные структуры могут быть разобраны на индивидуальные компоненты и затеы возможно спонтанное восстановление нативной структуры, если добавлять ~компонет!ты .в опре.деленном порядке. Тот факт, что многие органеллы и мембранные структуры содержат также лвпиды, полисахариды и т.
д. и для правильной сборки необходи~мо присутствие и этих соедвнений, не противоречит этой точке зрения, так как эти компоненты клетки также образуются при каталитическом действии ферментов, структура которых генетически детерминирована. 25.5.2. Простетические группы и модификация аминокислот Имеющиеся данные свидетельствуют а том, чта не существует прямого генетического контроля за процессами, с помощью которых неамимоквслотные простетические группы вводятся в белки. Спонтанная рекомбннация гома с глобином при с!бразовании гемоглобина (равд. 6.6) указывает на то, что нет необходимости нрпдполагать какой-либо специальный генетический !контроль.
Аналогичным образом многие ферменты. содержащие способную диссоциировать простетическую группу или кофактор, например флавины, гем, пнридоксальфосфат, ХАО, )чАРР или ионы металлов, регеиерируются спонтанно при добавлении простетической группы к апоферменту (белку) в подходящих условиях. Можно привести еще более удивительный пример. Беспарфириновый муга!нт Е. са(! не обладает каталазной активностью. Однако если добавить порфирии, то образуется активная каталаза, что свидетельствует о синтезе алоферьчента даже в отсутствие синтеза простетической .группы. В белках содержится обычно только двадцать аминокислот (гл. 4). Модификация этих остатков путем фосфорилирования, метилировэния, гндроксилпрования, исдирования, глихазнлирования и т.
д. происходит во время или после окончания образова~ния полипептндной цепи. Ферменты, определяющие эти процессы и их специфичность, находится лсд генетическим контролем; специфи- Ж ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЗМА. ! ! Проаааолаое ! Тао Ееааа Молаемааруемаа амано- ааел ото 14-Концевые остатки Аргиннн Аспарагин Различные белки Ацетилированные О!у, А1а, Бег и т. д. Различные Н-метилпро- пзводные Гликозилироваиие амид- ноао азота а-Карбоксамид Пистин Связывание с ГАО Гистоны. белки мозга Различные глобулярныв гликопротеиды Различные гормоны Различные белки Некоторые ферменты, цнтохром С-Концевые остатки Пистеии Цистеии Тиольный эфир прото- порфирнна у-Карбоксиглутамил у-Глутамил-е-Х-лизин Пистеип Глутампновая кислота Глутамнновая кислота м лизин К-Концевой глутамии Протромбин и др.
Фибр ни Пирролидонкарбоновая кислота Кс илн Ха-метилпроиэ- водное О-Глнкозилоксилиэин О-Гликозилоксипролии 6-Оксилизин е, 1Ч-Манон ди- и триме- тиллиэииы б-Окса-е. Ы-триметнл- лизин е-г1-Ацетиллнзнн Лизиналь Лнзинонорлейциа Десмозин, изодесмоэни Биотиннл по е-амино- группе Липоил по е-аминогруп- пе Основание Шиффа с пн. рндоксальфосфатом 3-Оксипролин 4-Оксипролнн Различные белки Гнстиднн Оксилнзии Оксипролин Лизин Коллагены Коллагены, зкстевзины Коллагены Гистоны и т, д, Лизин Лизин Лиатомовый белок Гнстоны Лизин Лизин Лизин Лизин Коллагены Коллагены, эластины Эласт ивы Лизин Карбоксилазы Пируватдекарбоксилаза Многие ферменты Лизин Лизин Коллагены Коллагены, эластнн Пролин Пролив Таблица Ж4 Некоторые ковалентиые модификации аминокислот в белках РЗЗЗ ш.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
