Биохимия 1 (1984) (1128709), страница 8
Текст из файла (страница 8)
-Авр — Рве — Агй — О)у — С" 'О Отщелление О Н В) — 6!у — Аер--Ркге — Агу — 6)у- С Пелтид, укороченный О нв один остаток ~-к с Фтг-аленин 2. Основные представления о структуре в функции белков Деградагщя по Элману. От пептидной пепи отшепляют меченый гч-концевой остаток аминокислоты (ФТГ-агзанин на первой ступени деградации), Остаток пептидной цепи при этом не гилролизуется. На вто- рой ступени деградации опрелеляют следующий гч)-концевой аминокислотный остаток. Еще три ступени деградации по Эдману позволят установить всю послеловательность аминокислот во взятом пептиле, н о + Н,Ут' — С вЂ”.С— н Рис, 2,29.
Реактив Химическое ресщепле- впе Брамистый циаи Гиироксиламип 2 Нитра.з-тиоц . «абеизовт фермсптативпее рас- щеплеиие Триполи Клострипаии Стафплакакковая протепиаза 32 но ноно смв — и — -С вЂ” С вЂ” Н вЂ” С вЂ” С -М вЂ” С -С-- ~~ Н и, Н СНт н и. ! СНз Б Сн Мвтиоиии Бромистый диан расщепляет полнпептиды по карбоксильной группе метиониповых остатков. карбоксильным группам ароматических и других больших неполяриых амииокислотных остатков. Пептцды, образующиеся под действием химотрипсина, неизбежно перекрывают два или более триптических пентина, что используется лля установления их последовательности. Таким путем полностью определяют последовательность аминокислот в белке. Описанные методы применимы к белкам, состоящим из одной полнпептидиой цепи, ие имеющей дисульфидных связей.
В тех же случаях, когда в белке имеются днсульфндные связи или более одной полнпептидной цепи, то необходимы дополнительные методические приемы. Например, если белок содержит две или более полипептидные цепи, соединенные нековалеитными связями, то, воздействуя денатурирующими агентами, такими, как мочевина или гуанндингидрохлорнд, вызывают диссоциацию цепей. Диссоциированные пепи разделяют и только после этого приступают к определению последовательности аминокислот в кшкдой из иих. Если же полипептидные цепи сойди. иены коввлентными дисульфидными связями, как это имеет место в инсулине, то нх окисляют надмуравьнной кислотой; при этом дисульфидные связи разрываются и образуются остатки цистеиновой кислоты (рис.
2,32). Анализ структуры белков удалось значительно ускорить путем создания еекеемазиора — специального прибора для автоматического определения последовательности аминокислот. При таком определении белок в виде тонкой пленки помещают во вращающийся цилиндрический сосуд, где ои подвергается деградации по Эдману. Реак- я~асхь $ Конформации и динамика н о н н — с — с — н — с — с=о н Н, Н Н,С О С н пактов гомосвриив таблица 2.2. Спеиифическае расщепление полииептилав Меаго расщепления пептилиых связей, образованиых: Карбоксильиой группой остатков метиоиииа Связь аспарагии — гззицип Лмиказ руппай ппстсииавых остатков Карбаксильиай группой Оетаткав лизина и аргииииа Карбоксильиой группой оста~кое вргииииа Карбоксильиой группой остатков аспаратииавай и глутемиио.
вой кислот Зглугамииовой кислотой-только в апрслсленных услоаияхз тивы и растворители проходят над иммобилизованной белковой пленкой, а высвобождающиеся ФТГ-аминокислоты подвергаются жидкостной хроматографии при высоком давлении и таким образом идентифицируются. Один цикл деградации по Эдману занимает при этом менее двух часов.
С помощью секвенатора можно определить аминокнслотную последовательность полипептида или белка, содержащего до ста аминокислотных остатков, 2.В. Конформации полнимпндных цепей Поразительная особенность белков состоит в том, что каждый из них имеет четко определенную трехмерную структуру. Как показано нюке, будучи развернутыми или уложенными случайным образом, полипептцдные цепи лишены биологической активности. Функциональные свойства белков определяются их комгрорлгагуией„т.е. пространственным расположением атомов, н о н о н н о трипсин 1 11 1 гр й — С вЂ” С +Н,Π— й — С вЂ” С вЂ” й — С-С + нй — с — с- о- н и н и, нг но но 1 11 1 11 -й — С вЂ” С вЂ” й — С вЂ” С н а, Хииотрнптический пептид Уе~ Гут — А~ — А~ — Т р Трипгические пептиды А!а — А!а — Тгр — 6!у — сук Тнг — Аап — Ча! — Ьуе Пептид, образующийся при химотрнптическом расщеплении, перекрывает два трнптических пептида; благодаря этому можно установить последовательность расположения пептидов.
Цистин Н вЂ” й й — Н 1 Н вЂ” С вЂ” СНт — Я вЂ” 8 — СНт — С вЂ” Н С=-0 | о 1 н — с- о — о — н Надиураааииаа кислота Н вЂ” й 1 н — с — сн,— зо,— С=О й — Н 0 8 — СН вЂ” С вЂ” Н т т О=С циотеииоаал кислота т гег Рис. 2.30.
Трнпсин гидролизует полнпептиды по карбокснльной группе остатков лизина и аргинина. Триптнческий пептид Триптический паптид ТЬ вЂ” Аа — Уй~ †'куй †та †Ыа †Тгр †Перекрывающий кииотриптическни псптид Рве. 2.32. Дисульфиды расщепляются надмуравьиной кислотой. Важную роль при этом играет последовательность аминокислот, так как в конечном счете именно она определяет конформацию белка. В конце 30-х годов Л.
Полнит (Ь. Рап1шй) и Р. Кори (В. Согеу) начали проводить рентгеноструктурные исследования аминокислот и петидов. Они определяли стандартные длины и углы связей, с тем чтобы исходя из этих данных предсказать конформацию белков. Бьш обнаружен важный факт: нептиднал единица обладает жесткой планарной (' плоской) структурой, Волород в замешенной аминогруппе почти всегда занимает транс-положение по отношению к кислороду карбоннльной группы (рис. 2.33).
Связь между атомом углерода карбоннльной группы и атомом азота пептидиой единицы имеет частично характер двойной связи, и, следовательно„вращение вокруг этой (рис. 2.34) связи должно быть заторможело. Длина связи составляет 1,32 А — среднее значение между длинами одинарной связи С вЂ” М (1„49 А) н двойной связи С=)ч) (1,27 А), Пептиднаи группа Рве.
2.33. Пептидная группа имеет жесткую планарную структуру. Показаны длины связей (в А). 2. Основные представления о струкэуре и функции белков 33 О О С вЂ” Ы вЂ” к — — э — С=И— Н Н 2.9. Перноднчные структуры: альфа-спираль, бета-складчатый слой, спираль коллагеиа Может ли полипептидная цепь быть уложена в структуру, состоящую нз регулярно повторяющихся участков? Чтобы ответи гь на этот вопрос, Полнит и Кори сравнющ рдп потенциально возможных конформаций полнпептндов„построив их точные молекулярные модели, При этом строго соблюдались экспериментально установленные для аминокислот и небольших пептидов величины углов связей и межатомных расстояний. В 1951 г.
онн предложили две периодические полипептилные структуры, названные соответственно и-спираль и ()- складчатый слой, и-Спираль имеет вид стержня. Туго закрученная основная цепь полипептнда создает внугреинюнт часть стержня, а боковые цепи направлены наружу от основной пепи, рас- Планарность нептидной груп- пы обусловлена тем, что связь азот -углерод носит частично характер двойной связи, Рис. 2.34.
Жесткая структура Жесткек структура В области свзсй межлу пептндными группами и и-углеролнымн атомами имеется ловольро высокая степень свободы вращения. Рис. 2.35. Ангстрем (А)— единица длины, равная 10 'ем. 1 А=10 'ем=10 кем=10 кмкм= = 10 ' нм. Названо в честь ученого-спектроскописта А. Ангстрема (1814-1874). В отличие от рассмотренного случая связь связей имеется высокая степень свободы между и-углеродным атомом н углеродным «раи)ения (рнс.
2,35). Вращения относигельатомомкарбонильнойгруппыистинно- но этих связей описываются углами ф н парная. Следовательно, по обеим сторонам ф (рис. 2.36), ,жесткой петпидиой единицы вокруг этик Для полного описания конформации основной цепи полипептнда необхолимо знать ф и ф для каждого амннокнслотного остатка. Рис. 2З7. Модель правозакручеиной и- спирали. А.
На спирали показаны только а-углеродные атомы. Б. Показаны только атомы азота (Х), образующие скелет молекулы, атомы ауглерода (С„) н карбонильного углерода (С). В. Полное изображение спирали. Водородные связи (на рис. В обозначены красными точками) между ХН- и СО-группами стабилизируют спираль. полагаясь по спирали (рис. 2.37 и 2.38). и-Спираль стабилизирована водородными связями между ХН- и СО-группами основной цепи. СО-группа каждой аминокислоты соединяется водородной связью с ХН-группой аминокислоты, расположенной в линей- ной последовательности на 4 остатка впереди (рис. 2.39). Таким образом, все СО- и гзН-группы основной цепи связаны между собой водородными связями.
В проекции на ось спирали один остаток отстоит от другого на 1,5 А, а угол между ними составляет 100", т.е. на полный виток спирали приходится 3,6 аминокислотных остатка. Таким образом, аминокислоты, отстоящие друг от друга на 3-4 остатка в линейной последовательности, в структуре а-спирали пространственно расположены очень близко друг к другу. Напротив, аминокислоты, разделенные в линейной последовательности двумя остатками, пространственно располагаются на противоположных сторонах спирали и поэтому взаимодействие между ними маловероятно. Шаг и-спирали состав- 2.
Основные представления о структуре и функции белков 35 ляет 5,4 А, расстояние между остатками (по оси) — 1,5 А и число остатков на один оборот — З,б. Спираль может закручиваться по часовой стрелке (правая спираль) нли против часовой стрелки (левая спираль); все исследованные а-спирали белков огносятся к правому типу. Содержание п-спиралей в белках, изученных к настоящему времени, крайне вариабельно. В некоторых белках, например миоглобнне и гемоглобине, и-спираль лежит в основе структуры. Другие белки, например пищеварительный фермент хнмотрипсин, практически лишены а-спиральной структуры. Одинарная а-ссснраль, о которой речь шла выше, как правило, довольно ко- бА ротка, обычно менее 40 А в длину. Варианты Рнс.
2З(3. а-Спираль в поперечном раз- а-спиралей используютсл при обРазовании резе. Обратите внимание, что длинных тяжей, достигающих 1000 А и бобоковые пепи (показаны зе- лес в длину. Две или более и-спирали могу~ леным) находятся снаружи закРУчиватьсЯ одна вокРУг другой, как тюки спирали. В нлерваальсовы ра. в канате. ТакаЯ стРУктУРа — а-гнила.псзавандиусы атомов на самом деле нал сУлерснилаль — обнаружена во многих бс)зсьше сом изобра ссено на рн белках: в кер пине волос миознне и тропосунке; вследствие этого внутри миознне мышп, эпидермисе кожи и фибриспирали почти лет свободного не, в сгустках кРови.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
