Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 52

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 52)

Миоглобина особенно много в мышцах морских млекошп ающих ки- О О ~, О О I с Н,С С2)х сйа с, сн — с,' с с с — сн, И, ! у »,С вЂ” )ч)+ )ч — с с — )ч +)ч =с сн с С с — сн — с с С р нхс ! 'Сн СНа Координапионные связи железа 1 Рис. 3-2. Гемогрулпв, присутсгвующхя в миоглобине, гемоглобин е и многих других гемсоротеннах. Онв представляет собой сложную полиникличсскую структуру, н»оыввемую протапорфирином, с которой связан атом железа в гге (ц)! форме )ферроформв).

Атом железе имеет шесть «оординвпионных связей. четыре из которых участвуют в абрвзоввнии комплекса железа с плоской молекулой порфвринв, в лве другие направлены перпендикулярно порфирииавому кольцу. В миоглобине и гемоглобине сднв из зтвх двух пещей занята атомом азота, принадлежащим остатку гистнлинв. Другая связь свободна и служит для связыввння молекулы «нсл ородв, как зто показано в боковой проекпии внизу справа. В миоглобине и гемоглобиие за эту свободную связь помимо молекулы О» может конкурировать молекула окиси углерода [СО), ко»орка образует с атомом железа в 200 раз белее прочную связь, чем Ог При отравлении угарным гвзох» )окисью углералв) значите чьнвв часть гемоглобинв переходит в форму кврбоксигемоглобинв, что препятствует пери»осу О из легких в ткани Пространственная моле:и: гоь»»» ЧАСТЬ Ь БИОМОЛЕКУЛЫ та, тюленя и дельфина: высокое содержание миоглобина придает их мышцам коричневый цвет.

Миоглобин позволяет этим животным запасать в мьщщах необходимое количество кислорода при погружении на длительное время в воду. Рентгенограммы, которые Кендрью использовал для исследования струк!.уры миоглобина из мышц кашалота (рис. 8З), носили очень сложный характер и содержали почти 25 000 рефлексов. Расчеты, связанные с анализом интенсивностей всех этих дифрагнрованных рент.- геновских лучей, проводили последовательными этапами. На первом этапе, завершенном в 1957 г., трехмерная структура миоглобина бьща рассчитана с разрешением 0,6 нм. При такой степени разрешения, еще не достаточной для определения точных положений индивидуальных атомов, удалось выяснить, как свернута полипептидная цепь в молекуле миоглобина. Оказалось, что она уложена довольно причудливым н нерегулярным образом, так что очертания з.ретичной структуры миоглобина напоминают свернутую колбасу (рис. 8-4).

Поскольку й-групп на рисунке нет, структура молекулы выглядит намного более рыхлой, Рис. 8-3. Фотоотпечаток ренпеню раммы крис пллнческого м ног лсбина каюаюта. По расположению и ннтеасианости лнфракпионньхх пятен. аозникаююих а результате азаимапейстаия рентгеноаского пучка с атомами миоглобина а кристалле, была рассчитана точная трехмерная структура многлобина.

чем она есть на самом деле. На рисунке изображена также плоская гемогруппа, плотно прилегающая к полипептидной цепи, хотя и не связанная с ней коввлентно. На втором этапе рентгеноструктурный анализ многлобина был выполнен при разрешении 0,2 нм, достаточно высоком, чтобы идентифицировать большинство й-групп. На третьем этапе была проведена идентификация всех аминокислотных остатков при разрешении 0,14 нм. Полученная аминокислотная последовательность довольно хорошо соответствовала данным химического анализа. На рис. 8-4 показана детальная, с учетом каждого остатка, агноричнил структура полипептидного остова миоглобина„изображенного внутри общего контура молекулы, свернутой наподобие колбасы, а также его вгрннгичнал струк- тури, т.

е. укладка всей цепи в трех измерениях. Остов молекулы мио! лобина построен из восьми о~носительно прямолинейных сегментов, чередующихся с изогнутыми участками полипептидной цепи. Каждый прямолинейный сегмент это отрезок а-спирали, причем самый длинный из них содержит 23 аминокислотных остатка, а самый короткий всего лишь 7.

Оказалось, что все д-спиральные сегменты представляют собой правую а-спирал!и На долю а-спиральных участков в молекуле миоглобина приходится почти 80'8 всех аминокнслотных остатков. Рентгеноструктурный анализ позволил также установить точное расположение каждой из й-групп, выступающих из изображенных на рисунке контуров н занимающих практически все свободное пространство между изогнутыми петлями молекулы.

Исходя из точных моделей молекулы миоглобина, построенных в соответствии с рентгеноструктурными даннымн, было сделано еще несколько важных выводов. 1. Молекула многлобина настолько компактна, что внутри нее может уместиться всего четыре молекулы воды. 2. Все полярные й-группы, за исключением двух, расположены на внешней поверхности молекулы, причем все ГЛ Я. ГЛГЗБУЛЯРНЫЕ БЕЛКИ: ГЕМО~ ЛОБИН Рис Х.л. Третичная структура миоглобиня ьяшялотя, установленная методом реитгенсструктурного анализа. Показана структура ссгояя молекулы, получениях прн рязрешениц ОД нм.

Полипептнлняя цепь, я которой нзобряжен только и-углеродный остов, по своему контуру напоминает колбцсу. Прсстранстяо межлу петлями цели не сяоболна, я зяполнено К-группями (ня рисунке не показаны). Молекула миоглобиня содержит яссемь и-спиркльнык сегментоя. Парфирияояае кольцо гемогруппы яылелено красным цветом. они находятся в гцлратированном состоянии. 3.

Ббльгпая часть гидрофобных К-групп расположена внутри молекулы миоглобииа н таким образом защищена от соприкосновения с водой (см. табл. 8-К в которой перечислены аминокислоты с наиболее гидрофобнымн и наиболее гнцрофнльныни К-группами, а также аминокислоты с К-группами, занимакацими по своим свойствам промежуточное положение). 4. Каждый из четырех остатков пролина в молекуле миоглобина находится в месте изгиба полипептицной цепи Тпояшчл Я-1. Классификация аьгинокиспот в соотве~сгвии с их поляраостью и расположением в молекулах глобулярных белков Высокогидрофильные аминокислоты, почти всегда расположенаые на внешней поверхности молекул глобулярньп белков Аспарагиновая кислота Лизин Глугаминовая кислот а Аргннин Лспарагин Гистидии Глутамин Высокогидрофобные аминокислоты, расположенные и основном внутри молекул глобуляриых белков Фенилаланиы Метионин Лейцин Валин Изозгейцин Триптофан Аминокислоты.

занимаюшие по г;гепени полярности промежуточное положение; они могут. находиться как внутри, гак и на по. верхиости глобулярных бедков Пролив Алании Треоннн Глицнн Серии Тирозин Пистеин ЧАСТЬ 1. БИОМОЛЕКУЛЫ (напомним, что жесткие К-группы пролина не могут быть уложены в а-спираль; разд. 7.7). В лругнх местах изгиба или поворота цепи расположены остатки серина, треонина и аспара1 ива, т.е.

такие амин окнслотные остатки, которые не допускают образования а-спиральной структуры, если находятся рядом друг с другом (р .д. 7.7). 5. Все пептидные группы имеют плоскую ардис-конфигурацию (разд. 7.5). 6. Плоская гемогруппа лежит в полости (кармане) вблизи поверхности молекулы. Атом железа, находящийся в центре гемогруппы, имеет две координационные связи, направленные перпендикулярно плоскости тема.

Одна из них связана с К-группой остатка гистилина 93, а другая служит для связывания молекулы О,. 8.30 Многлобнны, выделенные из разных видов, имеют сходную конформацню Мы уже видели, что в гомологичных белках из разных видов, например в рялу цитохромов с, в определенных положениях полипептилных цепей находятся инвириаминне, т. е, всегда одни и те же, амннокислотные остатки, тогда как в других положениях аминокислотные остатки могут быть разными (см. рис. 6-!4!.

То же справедливо и для миоглобинов, выделенных из разных видов китов, тюленя и некоторых наземных позвоночных. Это уже само по себе является серьезным основанием считать, что все миоглобины произошли от общего предшественника и потому имеют определенное сходство в укладке полипептидных цепей. Но еше более веским подтверждением гипотезы об общем происхождении миоглобинов служа~ результаты рентгеноструктурного анализа многлобинов некоторых других видов; они показали, что по третнчной структуре все зти белки сходны с миоглобином кашалота. Сходство третичной структуры различных миоглобннов и гомология их аминокислотных последовательностей позволяют сделать вывод, что аминокислотная последова- тельнасть миоглобина должна каким-то образом определягь трехмерную уклалку полипептнлной цепи. Аналогичная ситуация имеет место также и в случае других гомалогичных белков: в каждом ряду таких белков наблюдается как гомалогия аминокислотных последовательностей, так и сходство третнчных структур.

8.4. Глобулнрные белки различных типов имеют неодинаковую структуру Может быть, и все другие глобулярныс белки свернуты точно так же, как миоглобин? На этот вопрос ответ уже получен, так как методом рентгеноструктурного анализа установлена третичная структура целого ряда других, небольших по размеру белков, состояшнх из одной полипецтидной цепи. Особенно интересны результаты, полученные прн изучении митохондриально1о белка Чиглохроми с, который служит переносчиком электронов. Аминокислотная последовательность цитохрома с была определена более чем для 60 вщ1ов (равд.

6.(01. Как и миоглобин, цитохром с — это небольшой гемсодержащий белок (мол. масса (2400), имеющий олпу полипептидную цепь, состоящую приблизительно из !00 аминокислотных остатков, и одну гемогруппу, которая в этом случае ковалентно связана с полипептидом. Подобно миоглабину, цитохром с тоже свернут в компактную глабулу, причем большинство его гидрофильных К-групп расположено снаружи, а большинство гндрофобных К-групп — внутри глабулярной структуры.

Поскольку и цитохром с, и миоглобин — гемсодержащие белки, можно было бы думать, что они сходны и по третичной структуре. Но это не так. Рент1 енаструктурный анализ цитохрома с показал, что он имеет совсем иную трехмерную структуру (рис. 8-5 и табл. 8-2). Если в миоглобине почти 80",„аминокислатных остатков содержится в а-спиральных сегментах, то в цитохроме с на долю а-спиралей приходится только 405'„ остатков. В остальной части палипептидной цепи цитохрома с ГЛ. 8. ГЛОБУЛЛРНЫЕ БЕЛКИ ГЕМОГЛОБИН 191 Рис. 8-5. Остов молекулы цитохрома с. Кавалецтна связанная гсмагруцпа.наказанная серылл цветом, помещается в полости инутри молекулы Краснькя цвеюм аылелены ни вариантные амин ак пел атные остатки.

Характеристики

Список файлов книги