Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Ввиду столь великого числа белков в базе данных программы поиска находят много незначимых совпадений, обусловливающих такой уровень фонового шума, при котором становится очень трудно распознать все родственные белки, кроме наиболее близких. Вообще говоря, для того, чтобы сопоставить два белка, необхо дима 30;4-я идентичность их последовательностей. Однако нам известны функции ьпюгих коротких опознавательных, или сигнатурных, последовательностей (еотпе чатков пальцевз), и это широко используется для установления более отдаленных связей (рис. 3. (4). итевкхеввввввьь вевьввввв — оипетурньгв последовательности и+т + в+в+*+явь ввв вввьвв вв у ьвв в+++ +в — совпадения в поепедоввтвпьносте 10 20 30 Яо 50 Рис.3.1Я.
Употребление коротких сигнатурных последовательностей для поиска родственных белиовык доменов. Дае короткие последовательности длиной 15 и 9 аминокислот, отмеченные зеленым фоном, могут быть использованы для поиска в крупных базах данных домена, который встречается во многих белках, а именно домена 5Н2. Здесь приведено сравнение первых 50 из 100 аминокислот домена 5Н2 а белках 5гс человека и дрозофилы (см. рис. 3.10]. В построенных компьютером выровненных последовательностях (желгпая сторона) точные совпадения между белками человека и дрозофилы отмечены однобуквенными обозначениями соответствующих аминокислот; позиции с подобными, но не тождественными аминокислотами обозначены знаком +, а в местах несовпадений оставлены пропуски.
На атой схеме везде, где один или оба белка содержат точное совпадение с позициями а зеленых последовательностях, обе выровненные последовательности окрашены красным. Сравнительный анализ белков важен потому, что родственные структуры часто подразумевают схожие функции. Если удастся обнаружить, что аминокислотная по следовательность нового белка имеет сходство с белком, функция которого известна, то на этом можно сэкономить многие годы экспериментирования.
По родству после довательностей, например, впервые узнали, что определенные гены, которые ассо циированы со злокачественной трансформацией клеток млекопитающих, кодируют протеинкиназы. Подобным же образом удалось быстро определить, что многие белки, которые управляют закладкой общего строения организма в ходе эмбрионального развития плодовой мушки дрозофилы, являются регуляторными белками. ;ВВВРХЬг ":,; ' =:ВЕВВШЬВЕтр'ММ.: абри Рис. 3.18. Трехмерные структуры неаторых белковых модулей. В представленных здесь ленточных моделях цепи В-листов изображены в виде стрелок, а и- и с-концы обозначены щюснымо кртзххамо (Перерисовало из М.
Вагон, О. В. Ноппап впгз 1 О. Свгпрьеа, Тгепггз Вюсаелх 5сс 16: 15-17, 1991, с разрешения издательства еиешег, и О. 1 еевьу ет ац 5сгелсе 258: 987-991, 1992, с разрешения издательства ААА5). (см. рис, 3.41). По всей вероятности, такие домены из 1) листов достигли вершин эволюционного успеха потому, что нх структура обеспечивает удобную осгнзву для создания новых участков связывания лигандов посредством незначительных изменений в хитросплетении выдаюнзихся нз них петель. Вторая особенность этих белковых доменов, которая объясняет их практичность,— зто простой способ встраивания в другие белки.
В пяти из шести доменов, помещенных на рис. 3.1б, Х и С концы находятся на противоположных полюсах домена. Когда ДИК, кодируюпгая такой домен, подвергается тандемной дуцликации, что совсем не считается необычным в эволкгцпи геномов (обсуждается в ~лаве 4), дублированные модули с таким расположением «в линию» могут быть легко соединены в серии про тяженных структур — как из множества своих копий дубликатов, так и в сочегинии с другими выстроенными в линию доменами (рис. 3.17).
Жесткие удлиненные струк туры, состоящие из ряда доменов, особенно многочисленны в молекулах внеклеточного матрикса и во внеклеточных частях белков — регтепторов клеточной поверхности. Другие ЗЛ. Фюдзаа и структура ббякОв ' 213 и 4,Б е 4,2 З,Б Ь 3,4 о % 3,0 и 2,Б 11 .„~ /ГРРР 42 Рф ф е. для всех этих групп организмов. Такая закономерность позволяет предположить, что большинство белков, сндержащих особенно важные двудомснные сочетания, возникло на сравнительно поздних этапах эволюции. 200 самых распространенных двудоменных сочетаний встречаются примерно у одной четверти всех белков, домены которых есть в полной базе данных.
!1оэтому было бы очень полезно определить точную трехмерную структуру по крайней мере одного белка для каждого общего двудоменного сочетания, с тем чтобы показать, как эти домены взаимодействуют в белковых структурах соответствуюгцпх типов. 3.1.10. Геном человека кодирует сложный набор белков и являет нам многое, что остается езце нелонятьвм реэулыаты ссквснирования генома человека оказались удиви гольными, пг и ому что онн показали, что наши хромосомы содержат всего лишь около 25000 генов. Если судить только по числу генов, то может показаться, что мы устроены не сложнее, чем крошечный сорняк, арабидопснс, и только в 1,3 раза сложнее червя нематоды.
Последовательности геномов показывают также, что позвоночные унаследоваш почти все свои белковые домены от беспозвоночных, и только 7 процентов идентп фигсированных доменов человека являкзтся гпецифичными для позвоночных. Однако в среднем, все наши белки организованы сложнее (рис. 3.19). !!ере тасовка доменов во время эволюции позвоночных обусловила появление многих новых комбинаций белковых доменов, так что в итоге в белках человека встречается почти вдвое больше сочетаний доменов, чем в белках червя или мухи. Так, напри Рис. 3.1Б. Относительная частота встречаемости трек белковык доменов в организмах пяти зукариот. Приведенные здесь приблизительные данные рассчитаны как частное отделения числа копий каждого домена на общее число белков, кади руемых каждым из организмов, что установлено по последователь- ности их геномов.
Таким образом, для доменов 5Н2 в организме человека имеем 120/24 000 = 0,005. Рис.3.20. Дее идентичные белковые субъединицы сеязьеаются вместе с образоаанием симметричного белкового димера. Белок Сто-реп рессор банте риофаге лямбда связы еа ется с ДНК, чтобы «выключить» определенные гены вируса. Две идентичные субъединицы этого белка связаны «голова к голове» и скреплены воедино за счет комбинации гидрофобных сил (снних) и водородных связей (желгпов область). (Переработано нз О. Н.
0)г(епдог(, О. Е. Тгопгцд, б. Ч/. Матт)геша, 1 Мо!. В!о( 280: 129-1ЗБ, 1998. С разрешения Асаг)епнс Ргезз.) „(г~ тетрамер белка нейраминидазм Г Рис. 321. йаолекула белна, состоящая из несколький копий одной белноеой субъединицы. Фермент нейраминидаза похож на кольцо, составленное из четырех одинаковых полипептидных цепей, каждая из которых образована из шести повторов четырехцепочечного б-листа, что изображено цветными стрелками. На маленькой схеме показано, за счет каких мотивов происходит взаимодействие между субьединицами с образованием данной структуры лиэоцим аспартаттрвнскарбамоилаэа 5 им Рис. 323. Молекулы белков в одном масштабе. Сравнения ради показана молекула ДНК, связанная с белком Зти объемные модели приведены для того, чтобы можно было представить многообразие размеров и форм белков. Гемоглобин, каталаза, лорин, алкогольдегидрогеназа и аспартаттранскарбамоилаза состоят из множества копий субъеди ни!С Домен 5Н2 (клевом верхнем углу) изображен во всех подробностях в приложении 3.2 (стр.
200-201] (Заимствовано с переработкой из Оау!д 5. боот(зе((, Ош Мо(есо(аг Насосе. Неиг Уог(г: 5рггпбег-уег(аб, 1996. С разрежения 5рггпбег 5с!енсе апг( Воз!пем Меб(а.! Ъ домен ЗН2 ~йз(( ,! - 4..с. "; молекула вктина г$" ',в, минус-конец Рис. 5.25. Актиновые филаменты (микрофиламенты). о) Полученные на трансмиссионном электронном микроскопе микрофотографии негативно окрашенных актиновых филаментов. б) Расположение молекул актина по спирали в актиновом филаменте. (фотографию о любезно предоставил побег Сга)5.) белка простиралась на большое расстояние.
Такие белки, как правило, имекгг относитель но простую, вытянутую трехмерную структу ру и упоминаются обычно как волокнистые, или фибрилляриые, белки. В ходе рассмотрения а спирали мы по знакомили вас с гх. кератином — представите лем одного большого семейства внутриклеточ ных фибриллярных белков, включающего, помимо а-кератина, еще ряд родственных ему белков. 1)ити кератина чрезвычайно устой чины и являются главным компонентом та 37 нм ~Я в) 50 нм б) 3.1.14. В лолилелтидных цепях многих белков содержится удивительно мнОгО неструктурированных участков Уже давно известно, что, в отличие от коллагена, другой изобилующий во внеклеточном матриксе белок — властии — представляет собой в структурном ких долговечных структур, как волосы, рога плюс-конец и ногти. Молекула а кератина представляет собой димер, состоящий из двух идентич ных субьединиц, причем длинные а спирали субъединиц образуют витую суперспираль (см.
рис. 3.9). Каждый конец атой суперспирали увенчан глобулярным доменом, содержащим участки связывания. Такое строение позволяет белкам данного класса собираться в веревкгюбразные промежуточные филамеиты — важные компоненты цитоскелета, который об разует внутренний структурный каркас клетки (см. рис. 16.19). Фибриллярных белков особенно много вне клетки, где они являются главным компонентом гелеобразного виеклеточного матрикса, который помогает связывать совокупности клеток воедино с образованием тканей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
