Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Идептичныс субъедпницы мульгпмерпых белков обычно организованы в виде некоторого числа симметричных структур. Для обсуждения этих струк'тур необходимо обьяснить некоторые Макс Перут>Ь 1914-2002 (слева), Джон Кенарю, 1917-1997 Рис. 4-22. Четвертичная структура дезоксигемоглобина (РОВ 1В 2ННВ).
Рентгеноструктурны» анализ дезоксигеиоглобина (гемоглобин без связанных с генон молекул кислорода) позволяет понять, как расположены в пространстве четыре субъединицы белка. а) Ленточная модель. 6) Модель поверхности. и-Субъединицы показаны серым цветом, (3-субьединицы — оттенками синего. Обратите внимание, что геиовые группы (красного цвета) удалены друг от друга на относительно большое расстояние. Ось 4-го порядка Ось2оо порядка(Сг) сг Ось 2-го порядка Ось 3-го порядка С2 СЗ С2 Два примера поворотной симметрии типа С Р4 Р2 Два примера поворотной симметрии типа Р Ось 5-го порядка 1-*~ Ось 3-го порядка Ось 2-го порядка Оси симметрии в нкосаадре [206] Часть 1. 4. Трехмерная структура белков Рис. 4-23.
Вращательная симметрия в белках. а) В и чае поворотной симметрии типа С субъединицы ко но совместить путем поворота вокруг одной оск к. порядка, где и — это число связанных такии образ субъединиц. Оси изображены в виде черных яюв цифры указывают порядок оси. Показаны только дзе возможных структур с симметрией С„. б) В случае г воротной симметрии типа 0 субъединицы могут бь совмещены в результате вращения относительно сак или двух осей, причем одна из двух — зто ось 2-гс г рядка.
Наиболее часто встречается симметрия типа в) Икосаэдрическая симметрия. Для совмещения всех треугольных граней икосаэдра необходимо вращег вокруг одной или большего числа осей симметрии— 3 и 5-го порядка. Слева показан вид икосаэдра перпещ кулярно оси каждого типа. 4.3 Третичная и четвертичная структуры белка [207] термины, используемые при описании симметрии. Олигомсры могут иметь поворотную симметрию или винтовую (спиралъную) симметрию. Это означает, что одну субъединицу можно наложить ца другую (до точного совпадения) .шбо путем вращения вокруг одной или нескольких гюсй, либо в результате поворота и сдвига (воворота по спирали). В белках с поворотной симметрией субъединицы располагаются вокруг оси вращения и образуют замкнутые структуры. Белки со спиральной симметрией образуют более открытые структуры, в которых субъединицы выстраиваются одна за другой по спирали.
Существует несколько типов поворотной свииетрии. Простейшим вариантом является симметрия, описываемая циклическими груп- вами С„; при этом симметричные объекты накладываются в результате поворота вокруг одной оси (рис. 4-23, а). (С означает циклическая, а п указывает на число субъединиц, связанных осью вращения.) Сама ось называется осью вращения л гопорядка. Такимобразом,а[)-протомерыгемоглобнна (рис. 4-22) связаны с осью симметрии Сэ Несколько более сложной является симметрия, аписываемая группами Р„(их иногда называют двэдрическими). В этом случае оси второго порядка пересекают ось и-го порядка под прямыми углами (рис. 4-23, 6). Белок с симметрией Т)„имеет 2л протомсров.
Белки г симметрией С„или О„встречаются наиболее часто. Возможны и другие типы поворотной симметрии, но лишь немцогис нз них обнаружены в белках. В качестве примера можно привести икосаздрическую симметрию. Икосээдр — зто правильный двецадцативсршиннкк, имеющий 20 равносторонних треугольных граней (рис. 4-23, в). Каждую грань можно совиестить с остальными путем поворота вокруг одной или большего числа осей трех видов. Такую структуру очень часто имеет оболочка вируса — капсид. Возбудитель полиомиелита человека (полиовирус) имеет капсид такого строения (рис.
4-24, а). Каждая треугольная грань составлена из трех протомеров, содержащих цо одной копии четырех различных полипептидных цепей, три из которых находятся на внешней поверхности капсида. Шестьдесят протомсров образуют 20 сторон оболочки в форме икосаздра, внутри которой хранится генетический материал (РНК). Винтовая симметрия, встречающаяся в олцгомерных белках, тоже была обнаружена в капсидах.
Вирус табачной мозаики представляет собой правозакрученную спираль, состоящую из 2130 идентичных субъединиц (рис. 4-24, б). Внутри такой цилиндрической структуры содержится РНК вируса. Белки, состоящие из расположенных по спирали субьедициц, также могут формировать протяженные нитевидные структуры, такие как актиновые филамснты в мышцах (рис. 5-28). нна Рис. 4-24. Кэпсиды вирусов. а) Полиовирус (РВВ ТВ 2РП), как ои представлен в базе структурной вирусологии ЧТРЕВ. Белки на поверхности полиовируса собраны в виде икосээдра с диаметрои 300 А Икосаэдрическэя симметрия — один иэ видов вращательной симметрии (рис. 4-23, я). Слева представлено иэображение поверхности капсида полиовируса. Изображение справа дано с малым раэрешениеи; субъединицы белков капсида раскрашены, чтобы показать икосаэдрическую симметрию.
б) Вирус табачной мозаики (РПВ 10 1ЧТИ). Этот вирус имеет форму палочки (как показано на электронной микрофотографии) длиной 3000 Аи диаметром 180 А и обладает спиральной симметрией. 1208] Часть1. 4. Трехиерная структура белков Краткое содержание раздела 4.3 ТРЕТИЧНАЯ И ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРЫ БЕЛКА ° Третичная структура представляет собой полную пространственную структуру полипсптидной цепи. На основании третичной структуры белки делятся на два больших класса — фибриллярные и глобулярныс. ° Фибриллярпые белки, обычно выполняющие струк~урные функции, как правило, включают простые повторятощиеся элементы вторичной структуры. ° Глобулярные белки имеют гораздо более сложную третичную структуру и часто в одной и той же полипептидной цепи содержат элементы разных типов вторичной структуры.
Миоглобин — это первый глобулярный белок, третичная структура которого была определена методом рснтгсноструктурного анализа. ° Сложное строение глобулярных белков можно изучать, анализируя устойчивыс подструктуры — супервторичные структуры, или мотивы. Для построения тысяч известных белковых последовательностей используется лишь несколько сотен мотивов. Участки полипептидной цспн, способные образовывать устойчивые и независимые структуры, называя)т доменами. ° Четвертичная структура белка возникает в результате взаимодействия субъединиц мультисубъсдиничного (мультимсрного) белка или крупных белковых комплексов. Некоторые мульгимсрные белки построены нз повторяющихся единиц, состоящих из одной субъединицы или группы субъедипиц (протомсров).
Протомеры обычно связаны между собой поворотной или винтовой симметрией. 4.4. Денатураиия и фолдинг белка Все белки начинают свое существование на рибосомах в виде линейной последовательности аминокислотных остатков (гл. 27). Эти полипептидпые цепи в процессе синтеза или по его завершении должны соответствующим ля елм свернуться, чтобы принять свою нативиую хлл. формациях Мы уже подчеркивали, что ла швы конформация белка устойчива лишь у ..
лло. Совсем небольшие изменения окружающих лге раметров могут привести к таким ~ грутоу1ллтя изменениям белка, которые скажутся и иа ~п; функции. Теперь рассмотрим подробнее лр лко сы сворачивания и разворачивания белка. Нарушение структуры приводит к потере функций белка Специфическая структура белка ~ форм Чз»а.
лась для обеспечения реализации епт фтвхклл в определенном окружении в клетке. Ус.келх отличасощиеся от условий в клетке, могут в рюличной степени повлиять на структуру белка. Илрушенне трехмерной структуры белка, ююс алеся повлечь за собой потерю его функции, ~юля и ш денатурацией. Денатурированное состояние гсвсем не обязательно соответствует л спят.ьс развернутой конформации белка. В болылллстве случаев денатурированные белки находятся т частично развернутых состояниях, которые глк не до конца изучены. Многие белки денатурируют под .к лгсвксх тепла, которое сложным образом влияет иа л ~;Йы взаимодействия (в первую очередь на ло,юр шл ~ связи) в белке. Если температура повышается:ксе лепно, копформация белка обычно остается ли„:. менной вплоть до внезапного нарушения ш рук.уры(ифункции),происходящеговузком ~лиц ьсг температур (рис.
4-25). Резкость этого л 1тк гв говорит о том, что разворачивание пропил.ллт собой кооперативный процесс нарушение с ртхтуры в одной части белка дестаби тизирует.цб лх его части. Действие нагревания на белки ве ял и. ется полностью предсказусьтым. 11'1вв г пллстллсе белки бактерий-тсрмофилов функционируют лрк температуре горячих источников, т.с. оксьло 100 С Интересно, что структура этих белков лишь:т" многим отличается от структуры ~олкскхлч.лес им белков, например, у бактерии Етслепства о л1 До сих пор остается загадкой, каким образом < в,е незначительныс отличия обеспечивают глллск.
ность при высоких температурах. Белки также дснатурируют при сильных ль менениях кислотности, в присутствии ы хо вхлгс смсшиваемых с водой растворителей, таких х в 100 н 60 л й 40 и с 20 С Температура, С Я 80 .с В 60 » с 40 й с. Д 20 с (СаНС1), мель/л 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 б гас. 4-25. Денатурация белка. Показаны процессы декатурации белков пад действием двух различных факторов. В каждом случае наблюдаетсл довольно резкий перехад между свернутой и развернутой конформацией, чта говорит а пользу кооперативности процесса разворачивания белка. а) Тепловая денатурация апамиаглабина лошади (миаглабин без гемааай группы) и рибонуклеазы А (дисульфидные связи белка сохраняются, си. рис. 4-26). Средняя точка интервала температур, в катарам происходит денатурация, называется температурай плавления (1' ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
