Том 1 (1129743), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Обычно онповторяется четыре-семь раз, образуя тем самым повторяющийся домен kelch вмногодоменном белке. Один из таких повторяющихся доменов kelch изображен нарис. Q3.1. Как бы вы классифицировали этот домен — как домен «встроенного»или «съемного» типа?3.10. Титин, обладающий молекулярной массой 3·106 дальтон, является наиболее крупным из доселе описанных полипептидов. Молекулы титина простираютсяот толстых мышечных волокон к телофрагме; они, как думают, действуют подобнопружинам, поддерживающим толстые волокна сосредоточенными в саркомере. Титинсостоит из большого числа повторяющихся последовательностей иммуноглобулина(Ig) длиной 89 аминокислот, каждая из этих последовательностей свернута в домендлиной около 4 нм (рис. Q3.2, а).Вы подозреваете, что подобноепружине поведение титина обусловлено последовательным разворачиванием (и сворачиванием) отдельных доменов Ig. Вы проверяете этугипотезу, используя атомно-силовоймикроскоп, который позволяет ухватиться за один конец белковой моРис.
Q3.2. Пружиноподобные свойства титина(к задаче 3.10). а) Структура отдельного Igдомена. б) График зависимости растяжения(в нанометрах) от силы (в пиконьютонах),полученный с помощью атомно-силовоймикроскопии.Глава 3. Белки 325лекулы и тянуть за него с точно измеряемой силой. Для фрагмента титина изсеми повторяющихся доменов Ig этот эксперимент дает пилообразную кривуюсила–растяжение, представленную на рис. Q3.2, б. При повторении данного эксперимента в растворе 8 М мочевины (денатуратор белков), пики не появляются,а измеряемое растяжение становится намного сильнее при тех же растягивающихусилиях. Если эксперимент повторяется после введения в белок поперечных сшивокпутем его обработки глутаральдегидом, пики так же отсутствуют, но растяжениестановится намного меньше при заданных растягивающих усилиях.A.
Согласуются ли эти данные с выдвинутой вами гипотезой о том, что пружиноподобное поведение титина обусловлено последовательным разворачиваниемотдельных доменов Ig? Объясните ход ваших рассуждений.B. Соответствует ли величина растяжения, вызванного каждым предполагаемым событием разворачивания домена, вашим ожиданиям? (В растянутой полипептидной цепи аминокислоты расположены с интервалом 0,34 нм.)C. Почему каждый последующий пик на рис. Q3.2, б немного выше предыдущего?D.
Почему сила спадает столь резко после каждого пика?3.11. Часто говорят, что белковые комплексы состоят из субъединиц (то есть,синтезируемых по отдельности белков), а не построены в виде единого длинногобелка, потому что в первом случае они с большей вероятностью дадут правильнуюконечную структуру.A. Исходя из допущения о том, что аппарат белкового синтеза включает однунеправильную аминокислоту на каждые 10 000 им вставляемых, вычислите долюбактериальных рибосом, которые были бы собраны правильно, если бы белки синтезировались в виде одного большого белка и если бы они строились из отдельныхбелков? При расчете исходите из допущения о том, что рибосома состоит из 50белков, каждый по 200 аминокислот в длину, и что субъединицы — правильные инеправильные — собираются в полную рибосому с равной вероятностью.
[Вероятность того, что полипептид будет сделан правильно, PC, равна доле правильныхза каждую операцию, fC, возведенную в степень, равную числу операций, n: PC == (fC)n. При частоте появления ошибок 1/10 000, fC = 0,9999.]B. Правдоподобно ли допущение о том, что правильные и неправильныесубъединицы собираются в рибосому одинаково хорошо? Обоснуйте свой ответ.Как бы изменение этого допущения на противоположное повлияло на результатвычислений в части A?3.12. Вирус саркомы Рауса (RSV) несет в себе онкоген с названием Src, которыйкодирует непрестанно активную тирозиновуюпротеинкиназу и тем самым способствует неконтролируемой пролиферации клеток.
Обычно белок Src несет присоединенную группужирной кислоты (миристоилат), которая позволяет ему связываться с цитоплазматическойстороной плазматической мембраны. Мутантный вариант Src, к которому присоединениеРис. Q3.3. S-образная кривая зависимости доли связаннойтмРНК от концентрации SmpB (к задаче 3.14).326Часть 1. Введение в мир клеткимиристоилата невозможно, не связывается с мембраной. Заражение клеток вирусом,кодирующим как нормальную, так и мутантную форму Src, ведет к одинакововысокому уровню активности тирозиновой протеинкиназы, но вирус с мутантнымбелком Src не вызывает пролиферации клеток.A. Основываясь на допущении о том, что нормальный Src весь связан с плазматической мембраной, а мутантный Src распределен по всей цитоплазме, вычислите их относительные концентрации вблизи плазматической мембраны.
Дляэтого расчета предположите, что клетка имеет форму сферы радиусом 10 мкм ичто мутантный Src распределен по всему внутреннему пространству, тогда какнормальный Src ограничен слоем толщиной 4 нм, непосредственно примыкающимк мембране. [Для решения этой задачи допустите, что мембрана не имеет толщины.Объем сферы равен (4/3)pr3.]B. Мишень (X) для фосфорилирования белком Src пребывает в мембране.Объясните, почему мутантный Src не вызывает разрастания клеток.3.13. Некоторое антитело связывается с другим белком с константой равновесия K = 5·109 (моль/литр)–1.
Когда оно связывается со вторым, родственнымпервому, белком, оно образует на три водородные связи меньше, в силу чего константа связывания уменьшается на 2,8 ккал/моль. Какова величина K связыванияантитела со вторым белком? (Изменение свободной энергии связано с константойравновесия уравнением ΔG° = –2,3RT lg K, где R равна 1,98·10–3 ккал/(моль·K),а T равна 310 K.)3.14. Белок SmpB связывается с определенными видами тРНК, а именнотмРНК, с тем чтобы удалять неполные белки, кодируемые процессированнымимолекулами мРНК бактерий.
Если связывание SmpB с тмРНК представить графически в виде зависимости доли связанных молекул тмРНК от концентрации SmpB,то получается симметричная S-образная кривая наподобие изображенной на рис.Q3.3. Эта кривая представляет собой графическое отображение очень полезнойзависимости между Kd и концентрацией и поэтому часто используется. Общее выражение для доли связанного лиганда выводится из уравнения для Kd (Kd = [Pr][L]/[Pr–L]) путем подстановки ([L]TOT – [L]) вместо [Pr–L] и последующей перестановки.
Поскольку общая концентрация лиганда ([L]TOT) равна сумме таковыхдля свободного лиганда ([L]) и связанного лиганда ([Pr–L]), имеемдоля связанного = [L]/[L]TOT = [Pr]/([Pr] + Kd).Для SmpB и тмРНКдоля связанного = [тмРНК]/[тмРНК]TOT = [SmpB]/([SmpB] + Kd).Используя эти соотношения, вычислите долю связанной тмРНК при концентрации SmpB, равной 104Kd, 103Kd, 102Kd, 101Kd, Kd, 10–1Kd, 10–2Kd, 10–3Kd и10–4Kd.Рис. Q3.4. Схема метаболического пути синтеза АМР и GMP из рибозо-5-фосфата (R5P) (к задаче 3.18).Глава 3. Белки 3273.15. Многие ферменты подчиняются простой кинетике Михаэлиса – Ментен,выражаемой в общем виде уравнениемскорость = Vmax[S]/([S] + Km),где Vmax — максимальная скорость, [S] — концентрация субстрата, а Km — константа Михаэлиса.Было бы весьма поучительно подставить несколько значений [S] в это уравнение, чтобы увидеть, как данная величина влияет на скорость.
Каковы скоростипри [S], равной нулю, KM и бесконечности?3.16. Фермент гексокиназа присоединяет фосфат к D-глюкозе, но игнорируетее зеркальное отображение — L-глюкозу. Предположим, что вам удалось синтезировать гексокиназу исключительно из D-аминокислот, которые являются зеркальнымотображением нормальных L-аминокислот.A.
Опираясь на допущение о том, что фермент «D» свернется в устойчивуюконформацию, какое отношение, можно ожидать, он составит к нормальномуферменту «L»?B. Предполагаете ли вы, что фермент «D» займется присоединением фосфатак L-глюкозе, игнорируя при этом D-глюкозу?3.17. Каким, по вашему предположению, образом молекула гемоглобинаспособна эффективно связывать кислород в легких и при этом эффективно высвобождать его в тканях?3.18. Синтез пуриновых нуклеотидов АМP и GMP идет по разветвленномупути, начинающемуся с рибозо-5-фосфата (R5P), как схематично показано нарис. Q3.4. Опираясь на принципы ингибирования по типу обратной связи, предложите такую стратегию регулирования этого пути, которая обеспечила бы адекватное снабжение как АМP, так и GMP и минимизировала бы при этом накоплениепромежуточных продуктов (A–I) при достаточных запасах АМP и GMP.ЛитератураОбщаяBerg J. M., Tymoczko J. L.
& Stryer L. (2006) Biochemistry, 6th ed. New York:WH Freeman.Branden C. &Tooze J. (1999) Introduction to Protein Structure, 2nd ed. NewYork: Garland Science.Dickerson, R. E. (2005) Present at the Flood: How Structural Molecular BiologyCame About. Sunderland, MA: SinauerKyte J. (2006) Structure in Protein Chemistry. New York: Routledge.Petsko G. A. & Ringe D. (2004) Protein Structure and Function. London: NewScience Press.Perutz M.
(1992) Protein Structure: New Approaches to Disease and Therapy.New York: WH Freeman.Форма и структура белковAnfinsen C. B. (1973) Principles that govern the folding of protein chains. Science 181: 223–230.Bray D. (2005) Flexible peptides and cytoplasmic gels. Genome Biol. 6: 106–109.328Часть 1. Введение в мир клеткиBurkhard P., Stetefeld J. & Strelkov S. V. (2001) Coiled coils: a highly versatileprotein folding motif. Trends Cell Biol. 11: 82–88.Caspar D. L. D. & Klug A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
