Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Молекула, которая связывается с белком, называется лигандом, а участок белка, где происходит связывание, называется центром связывания. При связывании лиганда белки могу~ подвергаться коцформациоцным изменениям, в результате чего возникает так называемое индуцврованнос соответствие. В мультисубъсдяничных белках связывание лиганда с одной субъсдиннцей может влиять на связывание с другой субъединицей. Связывание лигавда может регулироваться. Миоглобин содержит гемовую простетвчсскую группу, связывающую кислород.
Гем состоит из единственного атома железа в форме Ееа в комплексе с порфнрином. Миоглобин связывае~ кислород обратимыв образом; это связывание можно ошкать с помощью константы ассоциации К, илв константы диссоциации КФ В мономерных белках, каким является миоглобин, зависи- мость доли занятных центров связывания от концентрации лиганда описывается гиперболической функцией. Пормальный гемоглобин взрослого человека состоит из четырех гсмсодержаши субъединиц: двух а- и двух р-субъедивяц; существует большое структурное сходство между всеми субъединицами гемоглобина и молекулой миоглобина. Гемоглобин может существовать в двух состояниях: Т и К.
Пока не произошло связывание кислорода, состояние Т более устойчиво. Связывание кислорода способствует переходу гемоглобина в состояние К. Связывание кислорода с гемоглобином — ксоперативный аллостернческий процесс. При связывании Оа в одном центре происходят конформационные изменения, влияющие ва другие центры связывания (аллостеричесюв) эффект). Конформационные переходы межа) состояниями Т и К, опосредованные взаимедействием субъединиц, способствую~ кооваративному связыванию.
В результате связывание кислорода с гемоглобином описываетга 5-образной кривой и может быть проана.лязировано с помощью графика Хилла. Для описания кооперативного связывания лигандов с мультисубъединичными белками 5.2 Комплементарное взаимодействие между белнамн н лнгандамн: иммунная система н нммуноглобулнны 1249) предложено лве модели: симметричная мо- лель и последовательная модель.
° Гемоглобин связывает пе только кислород, но еще Н и СОь что приводит к образованию ионных пар, стабилизирующих состояние Т, и снижению сродства гемоглобина к кислоролу (эффект Бора). Кроме того, связывание кислорола молулируется 2,3-бисфосфоглицератом (БФГ), который взаимолействует с гемоглобином в состоянии Т и стабилизирует это состояние. ° Серповилноклеточная анемия — наследственное заболевание, вызванное одной аминокислотной заменой (С!цв на Уа!в) в обеих р-цепях гемоглобина. Такая замена приводит к образованию гилрофобного участка на поверхности гемоглобина и способствует слипанию молекул в пучки волокон.
У гомозиготных по этому дефекту люлей проявляется серьезное заболевание. 5.2. Комплементарное взаимодействие между белками и лигандами." иммуннал система и иммуноглобулины Мы уже показали, как конформация белков зависит от связывания небольших лиганлов (Ов и СОв) с гемом и сама влияет иа это связывание. Однако большая часть взаимодействий белков с лнганлами происходит без участия простетичесхих групп. Центр связывания лиганда чаще всего напоминает центр связывания БФГ на молекуле гемоглобина — это просто полость в молекуле белка, в которой расположены определенные аминокислотные остатки, обеспечивающие специфичность связывания. Общим свойством центров связывания является эффективное распознавание даже очень близких по структуре внганлов.
У всех позвоночных есть иммунная система, способная различать «свои» и «чужие» молекулы, а за~ем уничтожить те, что воспринимаются хак «чужие». Так иммунная система борется с вирусами, бактериями и другими патогеналги н молекулами, способными нанес~и вред организму На физиологическом уровне реакция иммунной системы па чужеродную частицу или организм представляет собой сложный и координированный процесс взаимодействий между разными классами белковых и других молекул и различных типов клеток.
А на уровне отдельных белков иммунный ответ служит примером того, как па основе обратимого связывания лигандов н белков строится чрезвычайно чувствительная и специфическая биохимическая система. Иммунный ответ определяется действием ряда специализированных клеток и белков За иммунпый ответ отвечают разные типы лейкоцитов (белых клеток крови), в том числе макрофаги и лимфоциты, происхолягцие из пслифференцированпых стволовых клеток костного мозга. Лейкоциты могут выхолить из кровотока и патрулировать ткани, причем каждая клетка способна синтезировать один или несколько белков, распозпакнцих и связываюпгих чужеродные молекулы. Иммунитет складывается из действия двух взаилюдополняющпх систем — гуморальной и клеточной.
Гуморальиый иммунитет (от лат. Ьитог — жидкий) направлен против бактериальных инфекций и внеклеточных вирусов (тех, что попадают в жидкости организма), но може~ также реагировать на ввеление в организм и отдельных белков. Клеточный иммунитет разрушает хозяйские клетки, пораженные вирусом, а также уничтожает некоторых паразитов и чужеродные ткани. Главным элементом гуморального иммунитета являются растворимые белки, называемые аитителами или иммуиоглобулииами (1д). Иммуиоглобулины связываются с бактериями, вирусами и крупными чужеродными молекулами, которые должны быть уничтожены.
Иммуноглобулины, составляющие ло 20% белков крови, образуются в В-клетках (В-лимфоцитах), называемых так потому, что они окончательно созревают в костном мозге (англ. Ьопе та»гога). Главным элементом клеточного иммунитета являются опрслеленныеТ-клетки(Т-лимфоциты, чье название происходит от тимуса, гле они заканчивают свое созревание)„а именно цитотоксические Т-клетки (ЦТЛ), или клетки-киллеры. 1250] Часть 1. 5. Функции белков В распознавании инфицированных клеток илц паразитов принил1ак>т участие белки, находящисся на поверхности цитотоксических клеток— Т-клеточные рецепторы. Рецепторы — это белки, обычно расгюложснныс ца внешней поверхности клетки и выходящие за пределы плазматичсской мембраны. Рецепторы узнают и связывают внеклеточные лиганды, вызывая цри этом оцрсдслснныс процессы в кле~ке.
Кроме цитотоксических Т-клсток существуют Т-клетки-помощники, цли Т-хелцсры (Тц). Их функция состоит в образовании растворимых сигнальных белков цитокинов, к которым, в частности, относятся интерлейкины. Т-хслпсры взаимодействуют с макрофагами. Тц лишь косвенным образом участвуют в уничтожении инфицированных клеток и патогенных организмов, избирательно стимулируя те питотоксические Т-клстки и В-клетки, которые связывают конкрстный антигсн. В результате данного процесса, называемого клональной селекцией, возрастает количество нммунных клеток, которые могут реагировать на появление этого антигена. Роль Тц особенно ярко проявляется в случае вируса иммунодефицита человека (БИЧ), вызывающего синлром приобретенного иммунодефицита (СПИД).
Первой мишенью ВИЧ как раз являются Тц. Уничтожение этих клсток постепенно разрушает век> иммунную систему. Функции различных типов лейкоцитов отражены в табл. 5-2. 'Пш шкзккок Фгйкйни Макроф1йй» (йй.к,кййот к(ц*,яыечжтйць1 и кзсткй йттсм ЧкйЗйш" т(пк В-лймфо1щты (В-к:.кп3п1) 2 сзимфоццты (Т- ыезкй) 1.цюглчксйчссюй' Йэайкйкк:йсткуютг ййф1%8 Т кашки(ЦТЛ. 1кййййцичйккк'квкыхозйцйа клетюь килли ры) цйсрслс1 вьм Т-касто цйкк (к'йецто(юв Т-кк:цйзйк(Тй) Взаййа:кцстйуюгск1ак1кк(кь Гамй и м%рш йрукп цйтоки" цы(йцт рлейкйцк1),стйкцл ц1к юйи к Ш~Олиф~ рацию Ц 1'.1. Т;; й В.кзегок Каждый белок иммунной системы, будь то антитсло, образованное В-клеткой, плп рецептор Т-клетки, специфнчсским образом связывает молекулы с определенной химической структурой, отличая их от всех остальных молекул.
В организме человека может вырабатываться более 10к различных антител, каждое из которых отличается определенной специфичностью. Такое необычайное разнообразие делает возможным узнавание и связывание практически любой химической структуры ца поверхности вирусов или чужеродных клеток. Огромное разнообразие антител является результатом сборки генов иммуноглобулинов из отдельных фрагментов йо механизму генетической рекомбинации (гл. 25, рис. 25-26). Нскоторыс особенности взаимодействия антител или Т-клеточных рецепторов с узнаваемыми ими молекулами являются специфическими для иммунной системы, и для их описания используется специальная терминология.
Любь|е молекулы или патогены, способныс вызвать цммунцый ответ, называются антигенами. Ацтйгеном может быть вирус, клеточная стенка бактерии, отдельный белок или другая макромолекула. Сложный антигеп может связываться с несколькими различными антителами. Каждое антнтезо и каждый Т-клеточный рсцсптор связываются лишь с олной конкретной молекулярной структурой антигена, называемой антигенной детерминантой„или эпитопом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
