Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Пунктирными линияии изображены ионные парьь образованные иежду НЬ НСЗ и Азр Р61 из Р-субъединицы (показана синим цветок), а также между Еуз СЗ из а-субъединицы (показана серым цветом) и а-карбоксильной группой НЬ НСЗ из Р-субъединицы. (Вспомните, что НСЗ вЂ” зто С-концевой остаток р-субъединицы.) б) Взаимодействия между указанными, а также другими ионными парами схематически изображены на линейных полипептидных цепях субъединиц гемоглобина.
[236[ Часть 1. 5. Функции белков 13 Состояние К Состояние Т Рис. 5-10. Переход из сопояння Т в сопояние К (РВВ Ш 1НОА и 1ВВВ). ()-Субъеднницы изображены синим цветом, и-субъеднницы — серым, как н на рис. 5-9. Положительна заряженные боковые цепи н концевые остатки, участвующие в образовании ионных пар, выделены синим цветом, а нх отрицательно заряженные партнеры выделены красным цветом.
Изображены, но не подписаны остатки Еуз С5 в каждой о-субъедннице н остатки Азр Г61 в каждой р-субъединнце (ср. рнс. 5-9, а). Заметьте, что молекулы повернуты несколько иначе, чем на рнс. 5-9. Переход нз состояния Т в состояние К сильно смещает пары субъеднниц, вызывая изиенения в некоторых ионных парах. Особенно важно, что остаток Н(з НСЗ на С-конце р-субъеднннцы. участвующий в образовании солевого мостика в состоянии Т, в состоянии К поворачивается к центру молекулы н не образует ионном пары.
Еще одним важным результатом перехода Т вЂ” К является сужение кармана между ($-субъединнцами. Спирать Г Состояние К Состояние Т субъеднциц изменяется слабо, однако пары арсубъединиц скользят одна цо другой и поворачиваются, звк что расстоянис мсжду (3-субъединицами уменьшается (рис. 5-10). При зтом разрушаются некоторые ионные пары, стабилизирующие состояние Т, и образуются новые.
Макс Перутц предположил, что снппьчом к осуществлению перехода Т вЂ” Н является изменение положения боковых цепей ключевых аминокислотных остатков, окружающих гем. В состоянии Т порфириновое кольцо несколько сжато, так что гелювое железо чуть выдвинуто в сторону проксимального гистидина(Н(з г8). При связывании кислорода гем принилзает более плоскую конформацию, что заставляст сдвинуться проксимальный Н(з н Г-спираль (рис. 5-11). Эти сдвиги приводят к корректировке ионных пар в зоне контакта а,Дъ Рис. 5-11. Конформационные изменения в области щвз при связывании кислорода с дезонсигемогяебинем (Ю3 Ю 1НОА и 1ВВВ). Сдвиг спирали Р при связывании гена с молекулой О, считают одним из тех изменений в струзтуре молекулы, которые провоцируют переход Т вЂ” К.
8.1 Обратимое связывание белков с ли>андами: белки, связывающие кислород 12871 связывание кислорода с гемоглобином— кооперативный процесс >ел>оглобнц должен эффективно связывать кислород в легких, где р02 составляст приблизительноо 13,3 кПа, н высвобождать его в тканях, гле р02 примерно равно 4 кПа. Многлобин или любой другой белок, характеризующийся гиперболической кривой связывания с кислородом, нс подходит лля выполнения этой задачи по причинам, показанным на рис. 5-12. Белок, обладающий высоким сродством к кислороду, булет эффективно связывать его в легких, но не будет высвобождать в тканях н достаточном количестве. Если белок имеет сравнительно низкое сродство к кислороду, позволякяцее высвобождать сто в тканях, он нс сможет связывать достаточное количество кислорода в легких.
В случас гемоглобина эта проблема решается путем перехода нз низкоаффинного состояния (состояния Т) в вьюокоаффинное (состояние К) рОг а тканях рог а легких 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 4 8 12 16 рО> (к! 1а) Ряс. 6-12. Сигмовидная кривая, отражающая кооверажвность связывания. Сигмовидную (6-образную) кривую можно рассматривать как гибридную кривую. отражающую переход от низкоаффинного к высокоаффинному сосюянию. Сигмовидная кривая свидетельствует о том, что кооперативное связывание делает гемоглобин более чувствительным к небольшим изменениям концентрации О, между тканями и легкими. В результате становится возиожным связывание кислорода в легких (где парциальное Ывление кислорода высокое) и его высвобождение в ткани (где рО, низкое).
но мере связывания молекул Ог. В результате кривая связывания гемоглобина с кислородом имеет Я-образный (сигмовилный) характер (рис. 5-12). Белок, состоян(ий из одной субьсдишщы с одним центром связывания лнганла, не можс"г иметь 5-образную кривую связывания, даже цри условии, что это связывание сопровождается конформацнонными изменениями, поскольку каждая молекула лига>ц1а связывается независимо и нс может влиять на взаимодействие с другими молекуламн. Напротив, присоединение О, к одной субъелиницс гемоглобина изменяет с)юлство к кислороду других субъелиниц. Первая молскула Оъ взаил>олействуюц1ая с лезоксигемоглобином, связывается слабо, поскольку субъелиннца находится в состоянии Т. Но это взаимодействие нриволит к конформациоцным изменениям, затрагивающил> соседние субъелиницы, в результате чсп> облегчается присоединение следующих молекул Ог.
Действительно, переход Т вЂ” К во вто)юй субъединицс осуществляется быстрее, если в первой субъелинице произошло связывание Ог. Последняя (четвертая) молекула кислорода связывается с томом в субъслннице, уже находящейся в состоянии К, и поэтому сродство гемоглобина к четвертой молекуле кислорода гораздо выше, чем к первой. Белок, в котором связывание лиганла в олном центре молекулы влияет на связывание в другом центре, называется аллостерическим белком.
Термин «аллостерический» происходит от греческих слов а!!оз («другой») н згегеол («твердый» нли «форма»). Таким образом, аллостсричсскими называют белки, принимающие «лругую форму» или конформацию нри связывании лиганлов (модуляторов). Конформациоцные изменения, индуциронанные модулятором (или модуляторами), представляют собой переходы между менсс активной и более активной формами белка. Модуляторы аллостерическнх белков могут быть ингибиторамн или активаторами. Если роль лиганла и модулятора выполняет одно н то же вещество, такое взаимодействие называют гомотроцным, в противном случае взаимодействие называют гетеротропным. Некоторые белки имеют лна нли несколько модуляторов и, следовательно, могут участвовать как в гомотропных, так и в гетеро- тронных взаимодействиях.
Кооперативное связывание лиганла с л>ультимерным белком, подобное тому, какое мы наблюдали в с;>учае взаимодействия гемоглобина 1238] Часть). 5. Функции белков 11снтр вязы- ания М Низкая стабильность Ю Промежуточная стабильность М Высокая стабильность Б св Пока нет лнганда, розовые участки есьма подвижны и могут рнниматьразличные конформации, лишь немногие из которых облегчают связмвание иганда. Зеленые участки наиболее устойчивы в низкоаффинном ~ф янгана состоянии.
Второй лиганд теперь может присоединяться ко второй субъединице, причем с более высоким сродством,чем в первом случае, т. е. проявляется эффект положительной кооперативности. Рнс. 543. Структурные перестройки в мультисубьединичном белке в процессе кооперативного связывания лишила. Струхтурнал стабильность белковой молекулы в разных участках может быть различной. На данной схеме представлен гипотетический димернмй белок, имеющий участки высокой (синий цвет), промежуточной (зеленнй цвет) и низкой стабильности (розовый цвет). Центр связывания лиганда построен из участков как с высокой, так и с низкой стабильностью, тах что сродство белка к лиганду сравнительно небольшое.
Конформационные изиенения, происходящие при связывании лиганда, переводят белок нз низкоаффинного в высокоаффинное состояние — вариант индуцированного соответствия. с кислородом, является формой аллостернческого взаимодействия, которое часто происходит н мультимерных белках. Связывание одного лиганла изменяет сродство остальных центров связывания, так что кислород в данном случае выступает и н качестве лиганда, и в качестве актинирующего гомотропного модулятора. На каждой субъелинице есть только один центр связывания Оа и аллостерические эффекты, приводящие к кооперативному связываникц опосредованы кон- Связывание лнганда с одной субъединицей стабилизирует высокоаффинную конформацию соседних розовых участков (теперь они изображены зеленым цветом) и вьгэывает конформационные изменения во всей полипептидной цепи, т.
е. наблюдается индуцированное соответствие. Конформапионное изменение посредством белок-белковых взаимодействий передается лругой субъединице; в результате в другой субьелинице стабилизируется высокоаффинное состояние центра связывания. формационными изменениями, персданаемымн от одной субъелииицы к другой в результате их взаимодействий. Сигмовидная кривая связывания свидетельствует о кооперативности взаимодействия.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
