Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 107
Текст из файла (страница 107)
® С Н коифистраиии пептипиои связи узап'(„ 416 (рнс. 111.23). Поэтому она, согласно данным Т. Крейтона, встречается более чем в 10з раз реже транс-конфигурации связи [197). Если же последующим остатком в аминокислотной последовательности является Рго (рис. 1Д.24),то величины свободной энергии двух форм пептидной связи практически выравниваются и вероятность реализации транс- конфигурации превышает цис- всего лишь в четыре раза.
Следовательно, наличие в трехмерных структурах белков цис-пептидных связей, особенно на учаспсах Х вЂ” Рго, не должно представляться чрезвычайным по своей исключительности событием [198, 199). При свертывании белка в условиях ш ийго неизбежно возникновение ситуации, когда одна часть свертываемых цепей будет иметь пептидные связи в конфигурациях, отвечающих правильной нативной конформации, а другая — нет. Дж. Брандте и соавт.
[200) показали, что цис-пзраис-изомеризация пептидной связи вблизи пролина является медленным процессом. Полупериод его составляет 20 мин при 0' и уменьшается в - З,З раза при увеличении температуры на каждые 1О'. В связи с этим в искусственных условиях белковые цепи свертываются тем долыпе, чем больше в их последовательностях остатков Рго [201).
В некоторых случаях ренатурация приводит к окончательной нативной конформации с неправильными конфигурациями отдельных пролиновых пептидных связей [202). Ф. Шмид и соавт. [203) при исследовании ренатураззии рибонуклеазы А, содержащей четыре остатка Рго, из которых два имеют в нативной трехмерной структуре цис-конфигурацию, обнаружили в процессе свертывания три различные кинетические фазы, Одна из них относилась к 15% молекул, которые свертывались за миллисекунды, другая (65%) — за секунды и третья (20%) — еще медленнее.
Предположено, что различие в скоростях сборки связано с цис-трансизомеризацией пептидных связей. Полипептидные цепи первой группы Р н е. ИК23, Цпс- (а) н юранс- (б) конфигурации пептпдной связи фрагмента ʄ— К„(К„,Ку — любые амннокнелотные оегаткн за исключением Рго) Р н е, П1.24. Мпс- (а) н лгранс- ® конфигурации пептндной связи фрагмента К„-Рго (ʄ— любой амннокнелотный остаток) имели правильные конфигурации, а второй и третьей — неправильные. Замены остатков Рго в амннокислотных последовательностях белков на другие остатки в большинстве случаев увеличивают скорость сборки зп у)по. Однако часто процесс осложняется и не приводит к нативной конформации белка дикого типа из-за дестабилизирующего эффекта цис-формы, особенно невыгодной без Рго (204, 2051.
Из сопоставления продолжительности и эффективности свертывания белковой цепи в условиях зп Йуо и зп уйго, а также независимости скорости клеточной сборки полипептнда от содержания в аминокислотной последовательности остатков Рго напрашивался вывод об участии в формировании трехмерной структуры белка в процессе его биосинтеза соответствующих ферментов. Наиболее вероятно, их функция должна заключаться в специфической и быстрой конформационной изомернзации транс-формы, которую имеют все пептидные связи белковой цепи при выходе из пептидилтрансферазного центра рибосомы, в цис-форму.
Следовательно, можно было ожидать, что 14. Проблема белка, т. 2 417 предполагаемые ферменты будут действовать как конформазы и являются прежде всего пептидилпролил-цис-транс-изомеразами. Дейсгвительно, Г. Фишером и соавт. [1821 в 1987 г. были обнаружены ферменты, катализирующие медленную изомеризацию пептидных связей на участках Х вЂ” Рго. Онн присутствуют в больших количествах практически во всех тканях и организмах, от бактерий до млекопитающих, и проявляют пептидилпролил-цис->пране-изомеразную активность как >и чпп> [174, 182, 183), так и >п»)чо [181, 206, 207), Ферменты принадлежат двум, структурно совершенно различным семействам [табл.
11!.7). Белки одного из них, получившие название циклофилинсвязывающие, обнаруживают у эукариот, помимо цис-п>)>ансизомеразной активности, высокое сродство к циклоспорину А. Белки другого семейства, так называемые РКВР-связь>вающие, образуя>т комплексы с веществом РК506 и рапамицином. Наличие взаимосвязи между пептидилпролил-аис-п>раис-изомеразной и иммуносупрессорной активностями пока остается невыясненной. С.
Шрейбер полагает, что белки этих семейств обладают способностью связывать лекарственные препараты, представляющие собой циклические пептиды, и реорганизовывать их структуры в физиологически активные конформации, *гго, по-вндимому, требует цис-глраис-изомеризации пролиновых пептидных связей [208). Циклофилин- и РКВР-связываю>цие белки обнаруживают, как показали М. Стэммс и соавт, [2071. существенное различие в субстратной специфичности. Первые слабоспецифичны и не распознают аминокислотный остаток Х в фрагменте Х вЂ” Рго. РКВР-белки более специфичны, предпочитая в этом положении гидрофобные остатки. Предполагается, что обладающие пептидплпролил-цис-п>ране-изомеразной активностью белки обоих семейств имеют в принципе одинаковый механизм действия, суть которого заключается в принудительной невалентной деформации пептидной связи и стабилизации ее в активном центре фермента в переходном высокоэнергетическом состоянии [ь> — 90')[208].
14.2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ШАПЕРОНЫ Белок-дисульфидные изомеразы и пептидилпролил-цис-п>рине-изомеразы, конечно, не являются единственными ферментами, принимак>щими участие в свертывании белка. Провести четкую грань между ними и другими ферментами, оказывая>шими то или иное воздействие на пространственное строение окончательной физиологически активной конформации белковой молекулы, по-видимому, трудно.
Существует множество ферментов, ковалентно модифицирующих сходящие с рибосом полипептидные цепи и, следовательно, изменяющие их трехмерные структуры [гидролазы, трансферазы, липазы, лигазы и др.). Исключительн>ють в этом отношении каталитического действия рассмотренных изомераз можно увидеть в том, что они только содействуют внутримолекулярным перестройкам, ускоряющим сборку белка, не затрагивая самой аминокислотной последовательности. 418 В принципе такую же вспомогательную роль, но с помощью невалентных взаимодействий (в отличие от изомераз), играет в структурной организации синтезируемых 1п г)го белков еще один класс молекулярных посредников — шаперонов, обнаруженных, как уже отмечалось, недавно во многих клеточных компартментах.
Впервые новый термин появился в литературе в 1978 г. в работе Р, Ласки и соавт. 12091, посвященой изучению механизма внеклеточной сборки нуклеосомы, состоящей из октамерного гистонового кора и уложенных вокруг него нескольких витков двухспнральной ДНК. Исследователи показали, что образование правильной структуры ДНК-гистонового комплекса происходит только в присутствии еще одного белка, не являющегося их компонентом, — нуклеоплазмина, который н был назван шапероном. Такое название, как полагали авторы, адекватно отражало выполняемую белком функцию, состоящую в предохранении гистонов от ошибочных контактов с ДНК во время нуклеосомной сборки. Годом позже аналогичная посредническая функция была приписана Р.
Эллисом н соавт. ~210, 211) белку, временное участие которого, по нх предположению, необходимо для правильной сборки олигомерного голофермента рубиско (рибулозобнфосфат-карбоксилазы-оксигеназы), синтезирусмого в хлоропластах высших растений, Выло установлено, что присутствующий в избытке белок не входит в состав зрелого фермента, а образует промежуточный невалентный комплекс с большой субъединицей рубиско перед ее ассоциацией с другими субъединицами.
К мысли о существовании белков, предотвращающих беспорядочную коагуляцию полнпептидных цепей в процессе сборки сложных макромолекулярных конгломератов, пришел также Р. Гендрикс 1212!, исследуя формообразование бактериофагов Х, Т4 и Т5 в мутированной по гену Ого Е клетке Е. со18 Появление отмеченных выше работ не вызвало вначале заметного резонанса в среде молекулярных биологов и не поколебало их веру в существование спонтанной, не нуждающейся ни в каких посредниках, самоорганизации пространственного строения аминокислотных последовательностей и белковых агрегатов. Новые факты о ранее неизвестных функциях некоторых белков и необычном механизме сборки воспринимались, в лучшем случае, как исключения, нуждающиеся в дальнейшем изучении н подтверждении.
Впервые Г. Пелхэм увидел за этими немногочисленными и разрозненными фактами необходимое для жизнедеятельности клетки явление, как потом оказалось, чрезвычайно распространенное 12131. Он пришел к выводу о существовании в клетках животных, растений и микроорганизмов специальных белков, функция которых состоит в помощи сборке и разборке полипсптидных цепей и их комплексов. К более широкому обобщению пришел в 1987 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
