А.В. Финкельштейн, О.Б. Птицын - Физика белка - Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями и задачами (1123404), страница 76
Текст из файла (страница 76)
только при этом обе спирали 5 могут связаться с дНк. картинка, с разрешения, взята из [5]Мотив «спираль-изгиб-спираль», фигурирующий на рис. 24-1и рис. 24-3, — характерный, но отнюдь не единственный структурный мотив, связывающий дНк. Чтобы подчеркнуть это, я вынес три других характерных мотива на рис.
24-4. Я хотел подчеркнуть, что дНк-связывающиебелки могут принадлежать к разным структурным классам (на представленных рисунках есть и α-, и α + β-белки) и что даже само связываниес дНк может осуществляться как α-, так и β-структурой.до сих пор мы говорили о тех грубых (характерный размер: ~10–30 Å)чертах белковой структуры, которые позволяют ей внедриться в желобокдНк. За опознание же той конкретной дНковой последовательности,с которой белок должен связаться, отвечают более мелкие черты белковойповерхности (характерный масштаб — размер атома, ~3 Å).к сожалению, «общий код» выборочного опознавания белками фрагментов дНк пока не выяснен (и не ясно, есть ли такой сколько-нибудь четкий«код»), хотя, глядя на детали каждого расшифрованного дНк-белковогоконтакта, можно увидеть, какие водородные связи между боковыми группами белка и нуклеотидами и какие другие плотные контакты способствовалиобразованию дНк-белкового контакта именно в этом месте. тонкое, выборочное опознавание белками других молекул удобно рассмотреть на примере иммуноглобулинов, или антител — белков, предназначенных (в организмах позвоночных) для тонкого распознавания мелкомасштабных (размером в атом или несколько атомов) антигенных детерминант354бвРис.
24-4. Еще три характерных дНк-связывающих белковых мотива. В двух из нихключевая роль принадлежит α-спиралям: (а) «цинковые пальцы» (шарики — ионыZn); (б) «лейциновый зиппер». В третьем, met-репрессоре, — ключевая роль принадлежит β-шпильке (в): она специфически связывается с большим желобком дНк,в то время как α-спирали αВ связываются неспецифически с сахаро-фосфатнымостовом дНк. Цинковый палец, “finger” (этот домен можно отрезать от целого белкаи выделить отдельно) — один из самых маленьких из известных глобулярных белков, а лейциновый зиппер — самый простой из них по структуре.
когда лейциновыйзиппер не связан с дНк, он представляет собой просто димер из параллельныхα-спиралей, слепившихся по всей длине своими узкими гидрофобными поверхностями. Образующие эти поверхности боковые группы показаны в виде выступов.Однако одна (на каждой спирали) из этих групп не гидрофобна. У места скрещенияспиралей находится вкрапленный в гидрофобную поверхность полярный Asn (см.маленькое пятнышко).
Он необходим для образования именно димера, так как егозамена на более гидрофобный остаток приводит к тому, что спирали слипаютсяне по две, а по три и более. картинки, с небольшими изменениями, взяты из [6] (а)и [5] (б, в). У каждой цепи помечен ее N- и/или с-конецИммуноглобулины состоят из многих β-структурных доменов и относительно небольших гибких шарниров между ними (рис. 24-5а). разнообразие сочетаний вариабельных (антиген-связывающих) доменов обеспечивает иммуноглобулинам широкий спектр сортов и, соответственно,широкий спектр действия, а твердость этих доменов — высокую селективность действия иммуноглобулина каждого сорта. Я не буду пересказывать основы клонально-селекционной теории происхождения огромногоразнообразия иммуноглобулинов.[Вы должны помнить из других курсов, что в зародышевых клетках представлены не целые гены легких и тяжелых цепей иммуноглобулинов, а части, куски этихгенов.
там эти части собраны в кассеты — отдельно много сортов для каждого из трех355кусков вариабельного домена тяжелой цепи, отдельно — легкой цепи; отдельно —константные домены каждой цепи, отдельно — шарниры. При образовании соматических иммунных клеток эти куски всячески тасуются и еще каким-то образом мутируют в своих гипервариабельных участках — и соединяются в целые гены легкихи тяжелых иммуноглобулиновых цепей.
как эти «соматические мутации» вводятся,как направляются в особые части генов — все это еще мало известно. И почему такие мутации не взрывают структуру белка, а их может быть до нескольких десятковв домене: слишком много, чтобы сначала ввести их все чохом, а потом отбирать «выжившие» белки! — тоже загадка.]абвгРис. 24-5. (а) Общее строение одного из иммуноглобулинов (IgG). Отмечены вариабельные V и константные с домены двух легких (L: из двух доменов каждая) и двухтяжелых (H: из четырех доменов каждая) цепей, а также с-концы всех этих цепей.домены сН2 гликозилированы.
жирные стрелки указывают на антиген-связывающие«карманы» между доменами VL и VH. (б) строение домена VН; почти так же выглядятдомены VL, сL, сН и прочие. В показанном домене VH выделены гипервариабельныепетли; гипервариабельные петли есть и в домене VL. Вместе эти два домена образуют антиген-связывающий карман (в). (г) Антипараллельный β-цилиндр, образованный β-листом домена VH и β-листом домена VL. Антиген-связывающий карман образуют исходящие из этих листов гипервариабельные петли тяжелой и легкой цепи(Н1, Н2, Н3 и L1, L2, L3, соответственно). картинки (б, в) взяты, с разрешения, из [5];картинка (г) взята из [5] с небольшими изменениямидля нас важно сейчас, что антиген опознается вариабельными доменами легкой и тяжелой цепей (VH и VL) совместно — точнее, их (VH и VL)гипервариабельными петлями, оторачивающими антиген-связывающийкарман, находящийся на стыке этих двух доменов (рис.
24-5б–г). Первичная структура этих петель варьирует от одного сорта молекул иммуноглобулина к другому (что и создает огромное разнообразие этих сортов).Однако, для каждого данного сорта — не только аминокислотная последовательность, но и конформация всех петель строго фиксирована, а самантиген-связывающий карман покоится на твердом β-цилиндре, образованном соединившимися в рукопожатии антипараллельными β-листамивариабельных доменов.
Поэтому каждая молекула иммуноглобулинаможет сильно связать только определенный антигенный детерминанти равнодушна к другим.356рисунок 24-6 показывает, что селективность связывания антигенныхдетерминант определяется не устройством белка в целом (оно служитлишь как бы фундаментом), а прежде всего комплементарностью формы,обводов связываемой молекулы к форме относительно небольшой вмятины, к форме только самого антиген-связывающего кармана.Рис. 24-6. специфическое взаимодействие антигена и связывающего его «кармана» антитела. Показаны сближающиеся заряды и образующиеся водородные связи.картинка, с разрешения, взята из [5]кроме того, гидрофобные части связываемой молекулы контактируютс гидрофобными частями кармана, его заряды комплементарны зарядам,вкрапленным в карман, а находящиеся на антигене доноры и акцепторыводородных связей комплементарны вкрапленным в карман антитела акцепторам и донорам этих связей.
Все это делает связывание — но толькосвязывание строго определенного антигена — крепким. такое же, как в антителах, расположение активного центра — в воронке на торце β-цилиндра — наблюдается и во многих других белках, никакс иммуноглобулинами не связанных. Например, это — стандартное местоактивного центра в α / β-цилиндрах (где, в отличие от иммуноглобулинов,β-структура параллельна). Вообще, изучая структуры белков, легко заметить, что очень часто активный центр помещается в их «стандартном дефекте», в стандартно расположенной (т. е.
определяемой мотивом укладкицепи, а не боковыми группами) вмятине в архитектуре белковой глобулы(рис. 24-7): такая вмятина автоматически способствует окружению субстрата одновременно многими боковыми цепями белка.столь же обычным местом активного центра является место стыка доменов. рисунок 24-8 показывает активный центр сериновых протеаз типатрипсина, он находится на стыке двух β-структурных доменов.357Рис. 24-7.
стандартные вмятины в архитектурах белковых глобул часто определяют местоположение (не функцию!) активного центра. слева: активный центр(active site) в воронке при верхушке β / α-бочонка с параллельным β-цилиндром;сходное расположение активного центра в воронке при верхушке антипараллельного β-цилиндра смотри на рис. 24-5г. справа: активный центр в щели(crevice), образующейся в укладке россманна в месте расхождения правых β-αβ-суперспиралей, идущих в разные стороны (в суперспирали β1-α-β2 цепь идетот нас, в суперспирали β4-α-β5 — к нам).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
