Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 41
Текст из файла (страница 41)
В показанном белке 5гс Окон цеаой домен, состоящий из двух модулей (отмеченных желтым и оранжевым), образует фермент п роте ни к и на зу, тогда как домены 5Н2 и 5НЭ выполняют регуляторные функции. а) Ленточная модель, а которой АТР (субстрат) выделен красным. 6) Объемная модель, е которой АТР (субстрат] также выделен красным. Обратите анимание,чтоучасток, которыйсеязыэаегАТР, размещен на границедеухмодулей,образующих киназу. Подробная сгруюура домена 5Н2 предстаелена а приложении 3.2 (сгр. 200-201). цепей, при том что их длина составляет несколько сотен аминокислот, фактически идентична (рис.
3.12). Тем не менее различные сериновые протеазы обладают разным ферментативным действием, и каждая из них расшепляет свой белок или разрывает пептндные связи между определенными типами аминокислот. Таким образом, каждая из них выполняет в организме лишь ей присущую функцию. Историю, что мы поведали о сериновых протеазах, можно повторить и для сотен других семейств белков.
Вообще, структура различных членов какого-либо семейства белков оказалась намного более консервативной, чем последовательность аминокислот. Во многих случаях последовательности аминокислот разошлись настолько Рис. 3.11. Ленточные модели трех различных белковых доменов. а) Цитохром Ь„, — однодоменный белок, участвующий а переносе электроноа а митохондриях. Этот белок почти полностью состоит из а-спиралей. б) НАО-сэязыеающий домен фермента лактатдегидрогеназы, который сформирован из а-спиралей и параллельных )]-листок. е] Вариабельный домен легкой цепи иммуноглобулина (антитела), образованный двумя сложенными вместе антипараллельными Р-листами.
В этих примерах а-спирали показаны зеленым цветом, а цепи, организованные а ()-листы, обозначены краснымк стрелками Обратите внимание, как полипептидная цепь е каждом случае проходит а прямом 3 и обратном направлениях через домен насквозь, образуя крутые изгибы только на поверхности белка. Именно такие аыдающиеся из поверхности петельные области (окрашены желгпым) часто формируют участки связывания других молекул. (Пере- работано с рисунков, любезно предостаэ- ленных]апе и!спагдзоп.] е) е) 3.1. Форма и структура балков 207 4'.~-" -Ьйг'» фг!ы; ' (йтщч ' ) эпдстаза .' ~:,~й» ' 'ч'.-."нь,;;,~~ химотри псин:".':,.",~' '4 Рис.
Зла. Сравнение нонформеций двух сериковых протевз. Нз рисунке изображены конформации основных поп ипептидных цепей зла стэзы и химотри псина. Хотя в пол и нептидных цепях этих двух белков совпадают только те аминокислоты, которые окрашены зеленым, эти две конформзции очень схожи. Яктив н ые участки обоих ферментов обведены красным контуром; именна в этих зонах пел тидные связи белков, служащих субстратом, связываются и расщепляются в ходе гидрализэ. Сериновые протеззы получили свое название по аминокислоте се рину, боковая цепь которой является частью активного центра этого фермента и непосредственно участвует в реакции расщепления. далеко, что теперь невозможно с уверенностью утверждать о принадлежности двух белков к одному семейству, не определив их трехмерные структуры. Например, и белок а2 дрожжей, и белок епяга11есР дрозофилы являются регулирующими гены белками семейства гомеодоменов (отнесем их обсуждение к главе 7).
Поскольку они тождественны только в 17 из 60 составляющих их остатков аминокислот, их семейственные узы стали очевидными лишь при сравнении трехмерных структур (рис. 3.13). Множество подобных примеров говорит о том, что два белка с более чем 25%-й тождественностью аминокислотных последовательностей обычно обладают одинаковой общей структурой. Различные члены любого большого семейства белков нередко имеют разные функции. Некоторые из произошедших аминокислотных замен, вследствие которых члены семейства стали отличаться друг от друга, были, без сомнения, отобраны и закреплены в ходе эволюции, потому что привели к полезным изменениям в биологической активности, придав отдельным членам семейства различные функцио нальные свойства, которыми они обладают по сей день.
Но многие другие аминокислотные замены оказываются в сущности «нейтральными», ибо не оказывают ни благотворного, ни тлетворного воздействия на структуру и функцию белка. Кроме того, поскольку возникновение мутации представляет собой случайный процесс, то, должно быть, появлялось и много вредных замен, которые вызывали изменения трехмерной структуры этих белков, чего было достаточно для их повреждения. Такие дефектные белки, скорее всего, «изымались из оборота» всякий раз, когда ' Означает «с насечкой» или «зззубренный».
—. Прил. яер. спираль 2 ъ' в) спираль 3 Ф ь1 МН2 дрожжи сннатккнчягскаиа*кн)ййатсстксс ° нснкнтас ятагаайосаяскя ° ан ° н-.-ятст ° кякнойаакссйн дрозофоле ,' соон Рис. 3.13. Сравнение ДНК-связывающих доменов (из класса так назыввемьш гомеодоменов) в паре белков из двух организмов, разошедшихся на эволюционном пути более миллиарда лет назад. и) Ленточная модель струкгуры, одинаковая у обоих белков. б) Контур позиций атомов а-углерода. Изображенные здесь трехмерные структуры определены рентгеноструктурным анализом белка а2 дрохокей (зеленыд) и белка епбгаг)ед дрозофилы )кросныд). в) Сравнение зминокислотных последовательностей областей белков, показанных на видах а н б.
Черными лю«коми отмечены участки, содержащие идентичные аминокислоты. Оранжевыми гпочяоми обозначены позиции вставки из трех аминокислот в белке и2. (Переработано на основе С. ууо)ьегбег ет з!., Се)! 67: 517-52В, 1991. С разрешения издательства Е!зеч)ег.) отдельные организмы, производящие их, оказывались в достаточно невыгодном положении, не позволяющем им пройти естественный отбор. Семейства белков легко опознаются при секвенировании генома любого организ ма; например, определение последовательности ДНК полного генома человека показало, что у каждого из нас около 24000 белок-кодирующих генов. Путем сравнения последовательностей мы можем приписать продукты приблизительно 40 процентов этих генов известным белковым структурам, относящимся больше чем к 500 различным семействам белков.
В основной массе, белки в каждом семействе эволюционировали таким образом, что стали выполнять немного разные функции, кэк например, в случае ферментов эластазы и химотрипсина, представленных ранее на рис. 3.12. Такие белки иногда называют паралогами, дабы отличить их от соответствующих белков в разных организмах (ортологов, таких как эластазы мыши н человека). Как описано в главе 8, благодаря появлению методов ренттеноструктурного анализа и ядерного магнитного резонанса (ЯМ Р), мы теперь знаем трехмерные структуры, или конформации, более 20 000 белков.
Путем тщательного сравнения конформаций этих белков «структурные биологи» (то есть специалисты в области структуры биологических молекул) установили, что существует ограниченное число способов укладки белковых доменов — возможно, не более 2000. К настоящему времени определены приблизительно 800 видов укладки белковых цепей. Среди этих известных укладок преимущественно встречаются те, что наиболее распространены в мире белковых структур: например, почти для трех четвертей семейств доменов с предсказанными структурами характерны всего 50 видов укладки полипептидных цепей. Поэтому можно надеяться, что полный катало~ наиболее важных белковых укладок, которые существуют в живых организмах, будет в пределах нашей досягаемости. 3.1.
Форма и структура белков 209 3.1.7. По аминокислотным последовательностям можно выявить близкородственные белки Существуюгцая база данных известных белковых последовательностей содержит более десяти миллионов записей, и их число растет очень быстро, по мере того, как все больше и больше геномов проходит операцию секвенирования — и открывает нам мириады новых генов, кодирующих белки. В распоряжении ученых имеются мощные программы компьютерного поиска, которые позволяют им сравнивать любой недавно открытый белок со всей этой базой данных с целью поиска его возможных родственников. Многие белки, гены которых эволюционировали от общего пред ка, могут быть идентифицированы на основании статистически значимых подобий в последовательностях аминокислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
