Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 22
Текст из файла (страница 22)
18. Расположение боковых ра дикалов аминокислот (К< „) на вит ке П-снл<рали < зывает, что ряд аминокислотных остатков у н предпочтительно встречается в а-спиральных фрагментах, ряд других — в <у-складках, е, некоторые аминокислоты — преимущественно в участках, лишенных периодической структуры. Скопление на некотором участке полипсптидной цепи остатков, благоприятствующих образованию а-спирали, дает с болыпим основанием предполагать, что на этом участке о полипептидная цепь действительно спирали<+6 ц зована. Сказанное означает, что вторичная н структура в значительной мере определяется О ц первичной структурой, т.е.
последовательнос- "<6 о В ля ! тью аминокислотных остатков. В некоторых н случаях физический смысл такой зависимости н о ! может быть понят из стереохимпческого анализа пространственной структуры. Например, как видно из рис. 18, в а-спирали сближены не только боковые радикалы соседних вдоль о цепи аминокислотных остатков, но и некото рые пары остатков, находящихся на соседних витках спирали, в первую очередь каждый (< + 1)-й остаток с (л + 4)-м и с (л + 5)-м Поэтому в положениях (л + 1) и (л + 2), (л + + 1) и (л + 4), (л + 1) и (л + 5) а-спиралей редко одновременно встречается два объемных радикала, таких, например, как боковые радикалы тирозина, трипто.
фана, изолейцина. Еще менее совместимо со структурой спирали одновременно< наличие трех объемных остатков в положениях (6 + 1), (л + 2) и (л + 5) илн (с + !), (л + 4) и (1 + 5). Поэтому такие комбинации аминокислот в а-спиральных фрагментах являются редким исключением, а появление таких комбинаций аминокислот в первичной структуре па участке, в целом склонном к свертываник< в .а-спираль, свидетельствует, что в районе этих комбинаций а-спиральная конформация обрывается. Высшим уровнем пространственной организации полипептидной цепи является ее третичная гглрухплура Под этим термином понимают полную укладку в пространстве всей полипсптидной цепи, включал укладку боковых радикалбв Полное представление о третичной структуре дают координаты всех атомов белка. Благодаря огромным успехам рентгеноструктурного анализа (см.
3 7.13) такие данные, за исключением координат атомов водорода, имеются для значительного числа белков. Это огромные массивы информации, поскольку в каждом случас речь идет о координатах многих сотен и даже тысяч атомов. Эта информация хранится в специальных банках данных на машиночитаемых носителях, и се обработка в большинстве случаев немыслима без помощи быстродействуюпсих ЭВМ. Полученные на ЭВМ координаты атомов позволяют получать разнообразные сведения о геометрии белковых молекул, в том числе значения торсионных углов, и тем самым выявлять спиральные участки, 1<-складки и нерегулярны< фрагменты цепи. Геометрические параметры участка фосфоглицераткиназы.
Рвс. 19. Общая схема строения фосфсглицедаткнназы. Для наГЛЯДНостИ о-сПИРю<ьиме Участки представлены в аиде цилиндров; й-складки — в виде ле<п сс стрелкой, угазывающей направление цепи в складке от !Ч-конца к О-концу; нерегулярные участки — в виде линий, соединяющих струк<урнрованные фрагме<пы приведенные в табл. 3.5, являются результатом соответствующей обработки данных, взятых из банка пространственных структур для этого фермента.
Иэображение полной структуры даже псболыпой белковой молекулы на плоскости, будь то страница книги нлн экран дисплея, мало информативно вследствие чрезвычайной сложности объекта, Чтобы исследователь мог с достаточной степенью наглядности воспринимать геометрию белковой молекулы, используют методы компьютерной графики, которая позволяет выводить па экран дисплея отдельные части полной структуры и л<юшпулпровать с инни с помощшо специальных программ, в частности поворачивать нх в нужных ракурсах.
Для представления общего хода полипептндпой цс<ш <<вобрал<<а<от трп главных структурных элемеята вторичной структуры (о-спирали, л<-складки и нерегулярные участки) соответственно в виде столбиков, лент со стрелкой, указывюоШей направление цепи в складке от Х-конца к С-концу, и в виде линий, соедппякяцих структурированные фрагменты. Па рпс. 19 в таком изображении представлена общая схел<а строешля фосфоглнцератк~назы.
Третичная структура формируется в результате нековалеитпых взаил<одействнй боковых радикалов, обрамляющих с-сил<рэли и 11-складки, и непериодичес.— ких фрагментов полипептндной цепи. Для каждого белка как сама структура в целом, так и набор пековалентпых взаимодействий, се стабилизирующих, уникальны. Можно отметить лишь некоторые тенденции в построении этих структур, Так, белки, находящиеся в раство!зимой фрак<лиц клеток плп секретпруемые из клеток, как правило, построены таким образом, что п<дрофобпые раднкнль< сконцентрированы во внутренней части молекулы, а щ<дрофпльныс экспопнрованы наружу.
Накопленные в последние годы пока еще пе слишком многочисленные данные о пространств<пион стою<тлю бш<ков. <1гю<кппон<плующпх в мембра- 1 1 1 1 ь / I 'Ронопеин является комплексам белка опсина и ретиняля: ьь> =0 нах, свидетельствуют, что гидрофобные фрагменты полипептидных цепей пронизывают бислой- / /, > иые фосфолипидные мембраны, а / / О- гидрофильные находлтся сиару/ / >ки мембраны. В качество тьриме- / ра на рис. 20 показаны общая (~г схема расположения в мембране белка редеясина* — зрительного /4 пигмента, воспринимающего свет /,! н в сетчатке глаза. Как видно на примере одного из фрагментов, представленного в виде амиио- ы ", ь' кислотной последовательности, более половины амииокислотиых остатков погруженной в мембрану / части полипептидиой цепи представлены такими гидрофобиыми аминокислотами, как валин, изолейцин, пролин, метионии, Рнс.
21. Схема пространственной структуры миогфенилаланин и тирозии. В то м.ь побинв время в составе примыкающего к иску участка, шпступшощего из льеаьбраььы, ни одного подобного остатка вообще ие встречается. Пространственная структура большинства ь)>уььььььььоьь ньь,>ьо активных белков довольно кол>пакт>>а и в первом грубо>> прибли>кеьиьи льомсет быть представлена в виде ша а или не слишком вытянутого зллипсоида. Таьсьье белки называют ьлобу- р парны.аи. Как правило, значительная часть полши итидиой цепи таких белков ферми ет а-спирали н >Зскладкьь. Соотношение лье>кду иимп может быть самым ч мирует различным. Например, у .ыиеьпебына — мышечного белка.
способного аиалопи шо гемоглобину свлзывать кислород, ио состоящего из одной иолииеитидиой цепи, несущей один остаток гема, имеется пять о-спиральиых сгь>ьеььтоьь и иет ии одной ьтскладки Ьрис. 21). У иммупоглобулииов, наоборот, сьшральиые фрагменты отсутствуют и осиовиымп злельеььталььь вторичш>й структуры являются //-складки (рис 22). В пространственной структуре ь)>осфоглицгрыткииазы присутствуют приблизительно в равной мере обы типы иериодичесшьх структур (сеь. рис.
19). В некоторых случаях, как зто„в частности, видно иа той >ке схеме строения ии л фосфоглицераткиназы, отчетливо просматриваются две связанных пептидными мостиками и четко С1 разделенных в пространстве облас- ти, каждая со своей третичной г структурой. Такие достаточно автономные части белковой молекулы получили название дажеиоа. ООС В большом числе случаев разные активные центры белка разнесены по разным доменам. Например, в случае фосфоглицераткиназы на одном из доменов находится центр р 22 С связывания АТФ, а на другом нс..
хема трегичной структуры вариабельного домена тяжелой цепи иммунаглабу а ~„центр связывания 3-фосфоглицераэ та. Пространственная структура глобулярного белка долл<на в конечном иго обеспечить формирование некоторого активного центра или нескольких таки центров, в каждом из которых участвует относительно небольшое числ аминокислотных остатков. <л м Подавляющее большинство аминокнслотных остатков имеет структурное значение, обеспечивая сближение радикалов, входящих в состав активного центра. По-видимому, необходимая для этого пространст" 6<у земная структура может быть реализована большим числом способов. С этим связано то обстоятельство, что один и тот же в функциональном плане белок может быть представлен у разных видов живых организмов полипептидами, существенно отличающимися по своей первичной структуре.
Это уже 1 было продемонстрировано в табл. 2.2 па примере | ряда панкреатических рибонуклеаз млекопитающих. Рассмотрение таблицы показывает, что, несмотря на все многообразие аминокислотных последователь- и у настей, в их составе имеется большое число универсальных аминокислот, например Т)<г-(5, И<э-) 2 и Н(в-119. В 3 6.1 при описании строения активного центра рибонуклеазы показано, что все эти три остатка непосредственно участвуют в специфическом ---"-" — О<у взаимодейстьии фермента <. субстратом. Рнс. 23. Схема трехннтевоп В ки, выполня ощие структур ые фу, в стРУктУРы фпагмента коллаге- нового волокна Аминокиелототличие от глобулярных белков часто имеют вытя- нзл последовател нзл последовательность кажнутую нитевидную форму, их называют в этом аая испи (- Р<о - сау- х. Р<а- - <ууСЛУЧаЕ а)ибРиЛЛЯРиь<Л<и б<ЛКа.ии.
Танис бЕЛКП ПМЕЮт " ИУР - О<у - Р<и - НИ< - О<У)л в первичной структуре повторяющиеся мотивы и лина, Х вЂ” остаток произваль- формируют достаточно однотипную для всей цоли- ной аминокислоты) пептидной цепи вторичную структуру. Так, белок а-лераа<ии, основной белковый компонент копыт, ногтей, волос, шор<тп, рогов, панцирей черепах, построен из протяженных а-спиралей. Фибра<ш шелка па большом протэикешш представлен фрагментами С1у-<(1а-С1у-бег, образу<ощимп ))-складки. Встреча<отея у фпбрпллярных белков и другие, менее распространенные элел<епты вторичной структуры. Например полипептидные цепи коллагепа в зпа штельпоп мере построенные нз чередующихся фрагмептои строеш<я С1у-Х-Рта плп С1у-Х-1)ур (!!ур — оксппролнн), образуют левые спирали < параметралш, сущ<чтвеппо отличакццпмпся от параметров а-спиралн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
