Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 71
Текст из файла (страница 71)
ле Е1; как), 51гцсгпга! С!азябсайоп о( Ргоге!пз !ч!'1,-Р Ьир://эсор.Ьег1се]суес1п) и Ргон!е (1йср:// о.:я; .Еогд ргоч!с) На выбранном вами сайте найдите страницу, з проводится сравнение амннокислотных по. и:лв; ..шш сп й. Введите около 30 аминокисзл нэ приведенной здесь последовательности и шль.нос аначиз. Что проведенный анализ говозн вам о данном белке? б) Проведите анализ, вводя различные участм последовательности. Получаете ли вы один н ;: же результат? в) Существует множество Интернет-сайтов, к.ккжмнлх информацию о трехмерной струк!т белков. Найдитс информацию о вторичной, цтлнч л'*. н четвертичной структурах данного ";;";::" пользуясь такими банками данных, как !".Л: (е взкгсзЬ.огй/рс]Ь) или 5СОР г) В процессе поиска информации о структу:: и:ан попытайтесь также узнаю и о его функ!зк в клетке.
13. Моделирование белков. У группы на:.жлюн. страдающих болезнью Крона (нослжннсль.кл заболевание кишечника), для выл!в шш причины заболевания была проведена йлолгнн слизистой кишечника. Бьгл ндснтнфил!!клон белок, уровень экспрессии которого у кмнчнюн с болезнью Крона выше, чем в кон!Аомьа! группе здоровых людей. Белок был ьь,к,сн, а также была частично определена сто . аююн..ногая последовательность (следует . пм слева направо): 14.
«Зеркальные» белки. Как отмечалось в гл. 3, аминокислотные остатки в молекуле белка представляют собой илспочнтельно 1.-стереонзомеры. Пока неясно, является эта особенность необходимым условием для нормального функционирования белка илн случайным эволюционным событием. Для разъяснения этого вопроса Милтон с коллегами (1992) предприняли работу, посвященную изучению фермента, целиком построенного нз 1)-стсреоизокгеров аминокислот. Имн был выбран фермент ВИЧ-протеаза — протсолнтический фермент ВИЧ, который превращает неактивную форлгу вирусных белков в активную. Ранее Влолауер с коллегами (1989) осуществил полный химический синтез ВИЧ-протеазы нз (.-аминокислот в соответствии со схемой, изображенной на рис.
3-29. Нормальная ВИЧ- протеаза имеет лва остатка цистеина — в позициях 67 и 95. Хик!ический синтез белков, содержащих цистеин, довольно сложно осуществить технически, поэтому лва остатка Сук были заменены остатками синтетической (.-сс-амино-н-масляной кислоты (АЪа). Авторы объясняли, что их целью было «уменьшить сложность синтеза, связанную со снятием защиты с остатков Суз, и облегчить работу с полученным продуктом». а) Ниже представлена структура АЪа. Почему эта кислота явилась подходящей заменой цнстснну? При каких условиях она пе была бы подходящей заменой? ,Р ', »» н — с — сн — сн хнэ Е«»Ам и но- и -масляная кислота Влолауер с сотрудниками подвергли синтезированный белок денатурации, растворив сто в 6 М гуанидин-НС1, а затем вновь позволили ему сворачиваться в условиях диализа против нейтрального буфера (10% глицерин, 25 мМ ХаНтРО» РН 7).
б) Можно привести множество причин, по которым синтезированный, денатурированный и свернутый таким образом белок не будет обладать активностью. Приведите три такие причины. !224! Часть!. 4. Трехмерная структура белков в) Интересно, что образовавшаяся !.-протеаза была активна. Что этот факт может сказать о роли дисульфидных связей в нативной молекуле ВИЧ-протеазы? В новой работе Милтоне сотрудниками синтезировали ВИЧ-протеазу из Т)-аминокислот, используя тот же протокол, что и в ранней работе (%!ос(атгег е( а!.). Формально существует зри варианта укладки 0-иротсазы: 1) та же форма укладки, что и в случае (.-Протеазьн 2) зеркальное отражение В-протеазы; 3) какая-то другая форма укладки, возможно, приводящая к неактивному белку.
г) Рассмотрите каждую возможность и объясните, насколько с вашей точки зрения она вероятна. На самом деле, Т)-протеаза оказалась активной: она расщепляла синтетический субстрат и ингибировалась специфическилт ингибитором. Для изучения структуры В- и Т)-ферментов Милтон с сотрудниками проанализировали их активность по отношению к Т)- и !.-формам хиральных пептидных субстратов, а также ингибирование 0- и ! -формами хиральных ингибиторов, являвшихся аналогами субстратов. Кроме того, обе формы фермента подвергли ингибированию ахиральным ингибитором — синим красителем Эванса.
Результаты эксперимента представлены в таблице. Инги ба ванне Гидродна Пеитндныб С ниик субстрата нити багор арве иывв Р- Е- Р-ин- Е-нн- Эванса субстрат иротевза гибитор гибитор(ввиралывя) ВИЧ- вротеваа 1 -нротеаза (т-протеаза + ЛИТЕрвтура Мйоп, К. С., Мйоп, Я.
С., б КепС, Я. В. (1992) Тога! сЬениса| дупгЬгв!д о( а Р-енхунте: (Ье спал!|о~пест о( Н!Ъс1 ргогеатс вйотг дсгнопдггаг!отто(гсгбргоса! сЫгд| внЬпгагетре. с|йс|гу. Юг|енсе 256, 1445-1448. Вг(одаттег, А., Мйег, М., )ааЬ41аЬ|, М., Яа(Ьуааагауапа, В. К., ВаЫибп, Е., ттсЬег, 1.
Т., Яе!Ь, 1.. М., С(аттвон, Е., ЯсЬпсЫег, Я., б Кепс, Я. В. (1969) Соте еггет! (оййпб |и гг- ггоыга| ргогеадсв: сгувга| в!гас!иге о1' а вун|Ьсбг НВс1 рнг !саве. Яаенсе 245, 616 — 62!. д) Какая из предложенных выше моделей подтверждается этими результатами? Объясните свой ответ. с) Почему синий краситель Эванса ингибировал обе формы фермента? ж) Как вы думаете, будет ли химотрипски расщеплять Т)-протеазу? Почему? з) Можно ли полностью осуществить синтез любого белка и его ренатурапию, исходя гп Т)-аминокислот? Почему? оскальцу белки тем нли иным образом участвуют во всех химических пр ессах в живом организме, определение их структуры и превращений, безу евно, окажет важнейшее влияние на развитие биологической химии.
Эмиль Фишер. Нз сгпатьи в журнале Вег1сцте йег йептзсп спепйзсЬеп Сезейзспагт хп ВегПп, тр Функции белков 5 1. Обратимое связывание белков с лнгандами: белки, связывающие кислород 22б 5.2. Номплементарное взаимодействие между белками и лигандами: иммунная система и иммуиоглобулины 249 5.3. Энергозависимые взаимодействия белков: актин, миозин и молекулярные моторы 256 з нание трехмерной структуры белков очень важно для понимания их функций. Однако структура„изображенная на плоском листе бумаге, обманчиво статична Белки — это динамичные молекулы, чьи функции почти всегда связаны с взаимодействиями с другими молекулами, а ли взаимодействия регулируготся удивительными, шюгла очень тонкими изменениями конформации белка.
В этой главе мы обсудим, каким абрззом белки взаимодействуют с лругими молекулами н как эти взаимолействия связаны с динамической структурой белка. Вряд ли можно переоценить значение молекулярных взаимодействий лазя функционирования белков. В гл. 4 мы показали, что функция фнбриллярных белков в качестве структурных элементов клеток и тканей зависит иг устойчивых, длительных взаимодействий межяу идентичными полипептидными цепями. В дап- ной главе мы увидим, что функции многих других белков реализуются через взаимодействия со множеством различных молекул. Большинство этих взаимодействий мимолетны, тем не менее онн могут быть основой сложных физиологических процессов, таких как перенос кислорола, иммунные реакции и сокращение мышц (эти три темы мы рассмотрим более подробно).
На данных примерах можно проиллюстрировать ключевые принципы функционирования белков, причем с некоторыми из них вы уже познакомились в предыдущей главе. Основные принципы следующие. В функционировании многих белков важную роль играет обратимое связывание других люлекул. Молекула, которая обратимо связывается с белком, называется лигандом. Лигандом может быть любая молекула, в том числе и другой белок. Краткосрочность взаимодействия белка с лигандом ямеет важнейшее значение для жизни, поскольку позволяет организму быстро и обратимо реагировать на изменение внешних условий и метаболических процессов. Участоксвязываниялиганданамолекулебелка называется центром связывания; он гюдхолит соответствующему лиганду по размеру, форме, заряду, а также по гидрофильности (гидрофоб- ности).
Кроме того, зто взаимодействие явля- 122б) Часть1. б. Функции белков ется специфическим: белок связывается всего с одним или несколькими типами молекул из окружающегоегомножествасамых разныхсоединений. Молекула белка может иметь центры связывания лля нескольких различных липщдов. Подобные специфические взаимодействия играют важнейшую роль в поддержании упорядоченности в живых системах. Сейчас мы нс будем обсуждать связывание воды, которая может участвовать в слабых и неспецифических взаимодействиях с белками. В гл.
6 мы отдельно остановимся на роли воды как специфического лиганда для многих ферментов. Молекулы белков обладают большой гибкостью. Изменения их конформации могут быть едва различимыми и являться результатом внутримолекулярных колебаний и незначительных перемещений аминокислотпых остатков в молекуле. Подобные изменения конформации иногда называют «дыханием. белка. Однако возможны и довольно резкие изменения конформации, при которых основные структурные элементы могут сдвигаться ца несколько нацометрон. Специфические конформационные изменения очень часто играют ключевую роль в функционировании белка. Связывание белка с лнгандом часто сопряжено с конформационными изменениями в молекуле белка, в результате которых достигается лучшая совместимсють лиганда с центром связывания, а следовательно, и более надежное связывание.
Структурные перестройки, которыми сопровождается взаимодействие белка с лигандом, называют индуцированным соответствием. В белках, состоящих из нескольких субъеди- ниц, конформационные изменения в одной субъединипе часто влекут за собой измене- ния в другой субъединице. Взаимодействие лигандов с белками может регулироваться, что обычно достигается посредством специфических взанмолействий с еше одним или несколькими ли1андами. Эти дополнительные лиганды могут вызывать коцформационные изменения в молекуле белка, влияющие на связывание первого лиицда.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
