Ю.А. Овчинников - Биоорганическая химия (1128694), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Неольно приходит ысль, то многие из зтм» иллюстрации м тли бы заел)женно занять место в ьол нхциях со ре синей абстрактной я инописи. На рисунке 49 показана ощьула цито ро а с о — абы «од пеп »дион цепи, где ницны тдсльиые а о ы (Р. Диксрсон, 1975); а изобрагкение тон» е «онфпр ацнн по меголу Д. Ричар деон с акцентом иа участки иторнчной структуры. Ка» вицно нз рисунка, цитокром с имеет ныс кнн процент и-спирализощнных:Властен. Напротнц для преальбумн а (рнс 50) «арактериа очень высо«ое со»ар ани» отру«тур тип«с«.юдмтого листа, которые образ)ют основное ядро белконой моле улы.
Еще более выразительны кпнформэпии ферментов триозофосфатизомеразы (рис. 51 а. б! и лактлтдегндрогенщы (рис. 52), в «оторык упор»- доченные густкнг 0-структур «центре оп«купы обрамщни а-спирала и различной длины. Нерв«ко возни«ист «опрос — право«им»о ли оперир ат~ структурой белка кристалле, н то время ан н ре»льны» услоиияк бел канва молекула нахоцится н риспюре или в срепе со слш нмм ссстыю и и т услпнняк ныне»наст свзю био о!н. ческую функцню7 Хот» дискуссии ие прекраш»ются, нога ислен ные э спер»ментальные цаиные поз оляют у вердительно ответить на згот вопрос.
Во пер«ык, кристаллы белка ссыпя снособрэзны по своей природе, они содергкат большое ко:.нчеспю растворителя (»оды), иногда сныше бО') общей массы «ристалла, и даже Ристаллс молекулы бел«а о азы аются н «плавающем* состоянии. Во н гих слу аяк показано, что структура белка в «ристаллс сост«стог«уст его преппочтн елыюй «онфор ацин, ибо мсяг еле»улар»не азанмодейстння «ристаллической роше «с не носят сущестиенных «еоз умений структуру.
Во-вторых. ногис белк да ке С и » е белког ,е дов я «втр! «а 11с ! !М1цр) д д Х Ьею«г ег д н дрм 1кеми 1 д е итжю" в «ристнле сохраняют и пронвлвкг биолог гескую активнжть, что подтверждается прямыми опытами с мо окристаллами некоторых ферьмнтов. Так, в Ряде случаев у(ыется внедрять непосредственно в кристалл фермента соотщтствуюший субстрат (ауте выдерживаннн кристалла в «онцентрн(юаанном р ст оре субстрата( н наблюдать расщепление субстрата, протекающее с достаточен высоков скорост ю. Сопоставщнне рентгеноструктурных данны лля свободных ферме пов и их комплексов с ин ибиторами (или псе досубстратами) дает ценную информацию о конформационных нренращегм и механизме функниоиироювин бел оных моаекуд (см с.
1901. Следует от етить, что все выводы о зависимости мегкду гр. инеи н биологическои функцией многих б лкод сделанные на основании Рентгеностру«турю х данник, до настоящего времени пплностью оправдываютсн. Таким образом, можно утверждать, что бе к, «а» правило, обладают достаточно устой гивон пространст венгюй стру туран, которая в кристалле гщи в растворе с опредс ленными параметрами среды сохраняет свою компактность и, следпвателыю нативгюсть в биодогическом смысле. Своеобразная ситуаци сложилась с исследованием третичнюи структуры мембра ных белков. В силу гидрэфобной природы они чав" гга мгвт 1 и ра - гмм в воде, трудно поддзигтсн мделению в нндинидуа ь гюм состоянии и «ристаллныгши.
Для опрещлен пр тра с вен юй с руктурм мембран« х белков Р Хенверсон орешюж л испил зовать анализ лаумернмх «ристшглов с ио ошью злектрпнной микроскппии Днумернмй кристалл . это. по существу, тон«ви пленка, представ. яющая собой лицидну о *мбрану с включен« ми в нее белками; такая «генка, полу шемая с помощью особой тех. ники, «арактеризуется упорядоченностью в од«щнх в нес моле ул. Получить трехмерную «арти ну удается в результате анализа образца при различиях углах наклона по отношению к направлению пучка алек ронов. То ноет собираемои таким утем инфор ации зависит прежде вс го от качества «ристаллоа; в большинст г случаев достиг»стен разрешен е не наше ),5 2 нм. Тем г менее метод позволяет делать мвош о пшютранствениой прганизациг(молекулы.особенно дли больших белкев, состоящик из нескольких субьединио, Так, например, в киде исследования трехмерной структуры цитохром.. )юлуктазм фермент» системм окисли :льного фосфорилнро внии мнтохо юрин« .
)далось установить бщую форму молекулм и взаимное расположение ее субьепиннц (рис. 53) . Раз ер моле кулю фермегпа в гюроенликуляр ом к пгюскости мембргнм направлении сост»»пнет окпло (5 нм. Цещральна» часть молекулы, толшинои около 5 нм, по ружен» в липидный бислой и спстааляет окало 30"!, всего белка. С олнпй оторопи мембраны участок молекулы фермента ( — 50; всего белю) вмступает над плоскостью бнслоя иа 7 нм, с протиаопол г нои сто(юнм ( Ю белка) — гю 3 нм. фермент присутствует в «ристалле в ание димероа; гжиболее сильный кпнтакт егклу мпномерами наблюдается в центре м мбраны. Днагюгичнмм путем определены также отру«тури таких мембранных белков, как цишхромоксидаза, К ', На -аденозннтрифосфатаза.
белок меж аеточнмх контакт»», рецептор аснтилхолина и др денатурация н ренатурвш н оежгоа. До насп юцего времени в белковои химии сохранился термин неупоридпчсниэя структура или гмупорндоченнмь (статистический) ьлубок . так называют любие пространстееннме форм» полип» и«дион цепи. которме ие охаатмваются «вноническими «пнформациямн.
Принята говорить о пере«»даки-спираль «лубок, !)-структура клубок и т. п. Тако о ролл рассмптрение посзепенно утричиаает с е значение, ибо неупорядпченнан структура, если огю входит в состав биологически активно о белка, цолжна оиисмваться в точных терминах (у лм ц, Т, Х, копрлинвтм атомов). Однако не канн»ические формы труднее иодпают арактер цмо физико химических методов, что, по-видимому, и обуслоаилп появление не очень т чного термина енвупоряпоченгюн структура . Слогкнмй процесс наблюдается при леиатурацни белка; специфическая прострагитаенна» структура (четвертичная, тр»гична» и аторнчнан) разрушаетс», н г точки зрении ко формационнмх «арактеристик денатурированный белок представляет собои полный хаос».
Денатурация — зто тако«измене ие наги»ной «онформации белковой молекулм, ко)ори» пр исхопит при достаточно резкам изменении внешних условий и сопроиовдается заметнмм изменением физико-химических с ойств белка и полнои по ерей биологической активности.
8 большинстве слу юев белки денатурируют при 50 .- 00 С, а те(эюстабильнме белки †. при температурах около )ОО "С. Темпе. ратура, ври которой 50'! нативного белка подшргается денатурацни, назмиается температурои перехода. Наглядным примером такого рода тепло»он денатурвц и «вляется сшртмшние белка при юрке яиц. С рое ебе о пеп до ля )ль )зв а р Р л р Вп о пг .04 Бел о ды В некоторых случаях дснатурацию выэ ищет весьма незначительное изменение рН среды. Одни бел сгэбильнм при к лык эначснияк рН (например, пенсии), друпге — прн н(ело нмх (щелочнмс протсиназы), третьи при нейтральных.
Часто дл» дегит>рации б лков используют ВМ рвет ар мочевины или 0М раствор гидро хлорилл ту«нилина. Нереш о донат)рация белка проаоднтс» с помощью петер сн пв. Существует чет ре класса (итергещов. Наибслса часы используемыми анионньгми дст ргенгвми валяются дожцнлсульфат натри«. холат н дсзоксихолат нщри». Лноол~ ыг детерген ы действуют при зна г н ях рН нил е изоэлектрн«вской точки белка. Асгио ныс дстергегпы в основном прею«явлены алкил ными проиэсолными триметилвммонийбромицон или хлордлов (наври ер, тстрадецнл-, трнаепил- и долецилам .онийбрэмиды), которые н высеют оса»денис белка при «целок« х значениях рН.
В гысг эяшас ере я часто и юл~зуются >ге«гсср-ноннме дстергснтм (цвиттергент ). позволяющие работать в широких циапазо их рН. Сравнительнп недааио оше в практику 3-(3-холамидопропил)димепыаммоний 3-проовнсульф наг (ЧДНС- — фирменное название по срамы буквам английскосо названия гмтсргснта) — цвиттер-нонное принт«одное холе«ой «полоты Наконец широко применяются «елочные детсрге ты, так«с, «ак тритон >О (00, ганн-20, твин-бО, твин-80, эмуль фогта, диппонин, ьлкилонме эфиры сахаровы (гын(мьгер, р-о«сил. гликптид!. Такие реагенты, как р-мсрквптоэтаиол и дитиотреитол, «ссстанавливающие дисщэфндные связи, обычно облегчают дегнтурацню белкшг.
В рял» случаев деивтурацни могут способствовать хелагирующие агенты (например, щищцлиамннтетрауксусная игяота), «старые связывают двуквалснтные катионы (Са,МВ и др.), играющие роль кофакто(юв ферменте» Напр ти» добавление ко. факторов или субстратов делает ферменты бо. е устойчи н денатурации, В случае мембраннык беакоа стабилизирующий эффект оказывает лобавление лиоидож Ва» ной является вроблемв обратимости денатурацни, т. е. возможность вне ь получить белок с исходной престранстненнои структурой и биологищскими скойстшми Такай процесс невы»ветс» ренатурацией. Впервые полную ренатурацию бе ка удалось осуществить на приме)ю рибонуклеазы (К.
Аифинсен, 19Э!1. Если полностью развернуть» молекулу у»бону~зазы путем аосствно»лепна четырех ее дисульфидньш мостиков прн действии мериаптоэтаноле ЗМ растворе мочеаины, в затем провести пкисление в контролируемых уело ияк, то молекула «нпвь приобретает нативнуго конформанию и полное!ъю восстанавлищет фармеитвти ную активность (рнс. 54). Эти опыты показьомют, что программа «самосборки белка закодирована э его первичной структуре.
По эсен кероятиости, важшм значение нри регмтурации белка имеет образование ««дер, т. е. небелыми» участка» упорядоченной вторичной структуры (стадии яуклеации). Эа этим сраанитклыю медленным процессом следует быстрое с»орачиввние цепи в нативиую -труктуру. На первых этапах ренатурвни бглкош ад р ен~ ~ н тинной онфор ц которых участвуют дисульфидные мостики, образуются промежуточные производ ше с правильными и непрввнльнмми» днсульфидными вязями.
В ряде случаев удавались астанашшвать процесс реп»гурации на опред ленных стадиях н выделять такие частично свернутые формы. Поскольку в целом сборка белка «власте» достаточно быстрым процессом, мо;кно сделать вьшод о том, что природа не перебирает «се кпзмолгнме комб»1юции в очередности замыкания днсульфидн х мостиков (при 4 Б-.б-сн»эях ик !65, а при 5 -- уие 9451, а снорачиеанне полипептидной цепи нд т по ограниченному числу направлении н приводит к конформации, «арактеризу3ошейся минимальной свободной элер»ей. Изучение про!шссов денатурации и ренатурации, которое праднтс» с помощью разнообрвзнык физико-кимическик мпод в (седиментация онтические методы, метод ядерного магнитною резон»1ка, злектрофорез, хрометографи» и др.), позволяет лучше 1 95 С гроен е белина н пептидов в.э4пппп рз т, л.
понять конформаци нные особенности белков, устоачикость их прсстрэнстеенгюй структуры и природу кзанмолейстаии, ее киык длк с абилизацин натиэной конфирмации и проиаления биологи ческои актиености. Бек и пел ды Пространственнав структура пептидов Конформационные состояния пептидов определяются теми же силами и азаимодейсгаиями, что и простракстеенная структура валкое.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
