Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Класс И НЬА объединяет белки, превращающиеся из внеклеточных антигенов в хелперы Т-клеток в процессе идентификации чужеродных антигенов и иммунных ответов [311, 312). У человека молекулы этого класса полиморфны и поэтому могут специфически взаимодействовать с наборами разных белков. Полиморфизм Н1.А, по-вцдимому, обусловливает отличающиеся иммунные ответы различных индивидуумов на действия одних и тех же чужеродных агентов; с ним же связаны разная восприимчивость к болезням, нарушение толерантности к собственным антигенам и возникновение аутоиммунных реакций [313, 314). Кристаллы были выращены в водном растворе НЬА-РК1 класса Д, принадлежащего нескольким вариантам аллелей. Предварительно белок был очищен с помощью иммунноаффинной хроматографии и детергентов и освобожден от трансмембранной области и цнтоплазматического домена действием папаина [315, 3 !6).
Трехмерная структура внеклеточной части НЬА-[)К! была определена с разрешением 3,3 А путем комбинации данных рентгеновской дифракции, полученной от трех различных кристаллических образцов [316[. Во всех случаях белок кристаллизовался как димер РК1 а,[)-гетеродимера. Найденная структура оказалась подобной молекулярной структуре НЬА класса 1 [317) и отвечающей гипотетической модели пептидсвязывающего центра этого белка, сконструированного по крнсталлографическнм данным о пространственном строении НЬА-А2 класса! (318[.
Трехмерная структура мономерной единицы НЬА-1Ж! класса П в а, [3-гетеродимере (рис. 1.13, а) состоит из двух а-спиральных доменов а, и аз и двух [3- структурных доменов [3~ и [3ь Молекулу пересекает длинная пептидсвязывающая щель, дно которой выстлано восемью тяжами антипараллельного б-листа, а стенки — двумя антнпараллельнымн спиральными участками. Между молекулами 1Ж! в димере имеются четыре контактных области [рис. 1.13, б). Две из них расположены вблизи оси вращения второго порядка и включают взаимодействия остатков 49:-55 [[3~) и 88, 111 [аз).
Другие две контактные области, наиболее удаленные от мембраны, образованы пятью парами аминокислотных остатков двух сближенных ~, доменов, Кристаллографическая молекулярная структура 0К1 [316) допускает образование комплекса с СР4, пред- положенного ранее на основе исследования мутагенных производных [319]. Если прн Т-клеточном узнавании 1Ж1 он находится в димерной форме, то, как свидетельствует рентгеноструктурный анализ белка, ак домен второй молекулы днмера может также контактировать с С04, дополнительно усиливая взаимодействия 1Ж! с С[34. Дж. Браун и соавт. [3!6) предложили гипотетический механизм сборки антнген-специфичного межклеточного комплекса Н1.А класса 75 Р и с. 1.13. Ленточная схема трехмерной структуры а,фгетеродимера Н).А — 0К! класса 1! (а) и области контактов субъединиц димера (6) [3!61 76 -Ф ооз топ р н с, ! ! 4.
Гнпотетнческна меканюм сборки антнген спецнфнчного клеточного комплекса Пгл класса П, Т-клеточного рецептора н корецептора С04 [3 ! 61 11, ТСК и корецептора СР ! (рис. 1.14). Предполагается, что на первых порах а, б-домены Т-клеточного рецептора и его ассоциированные С03 и г,-субъединнцы образуют слабые димеры, подобные димерам 1Ж1, которые до появления комплекса 1Ж! — ТСК не являются стабильными. Комплекс становится необратимым, как только молекулы 1Ж1 связываются со специфическим пептидом посредством ТСК. Окончательная стабилизация комплекса создает ус!!овин для возникновения аффективных взаимодействий четырехдоменного корецептора СВ4 одновременно с обоими мономерами ТСК и белками МНС 11 (рис. 1.12, б). Ассоциация С1)4 означает включение сигнальной системы для запуска иммунного клеточного ответа. Структура комплекса Н1 А-1)К1-пептид.
Антигены главного комплекса гистосовместимости (МНС или у человека Н1.А) являются трансмембраннымн гликопротеинами. Они связывают пептиды внутри клетки, в цитоплазматическом пространстве, и доставляют их во внеклеточное пространство, где они становятся доступны Т-клеткам, участвующим в механизме функционирования иммунной системы, идентификации чужеродного антигена и для ответа на его появление [320, 321]. Взаимодействие Т-клеточного рецептора антигена с ассоциированным на МНС (Н1.А) пептидом стимулирует в Т-клетке зкспрессию белков главного центра гистосовместимости.
Индивидуальный организм имеет небольшой набор разновидностей таких белков. Между тем факты свидетельствуют о том, что каждый из них обладает способностью связывать огромное количество патогенных пептидов и сигнализировать о необходимости ответных действий. Кажущееся противоречие разрешается благодаря широкому полиморфизму молекул белков МНС, т.е. лабильности их трехмерных структур или, иными словами, возможности принимать отдельными, преимущественно поверхностными, участками белковой глобулы большое число самых разнообразных конформационных состояний. Белки МНС класса 1 и класса 11 имеют различные организации доменов при сходном характере пространственных структур, Молекулы обоих классов обладают двумя, сближенными с мембраной, иммуноглобулиноподобными доменами н удаленным от мембраны пептидсвязывающим центром, образованным !3-структурой нз восьми тяжей и двумя и- спиральными областями ]31б, 317].
Полиморфизм форми- 77 Р и с. 1.15. Ленточная схема трехмерной структуры пептидсвизывающего центра Н1.А— ОК1 класса П Р и с. !.!6. Схема водородных связей между пептидом и пептидсвязывающим центром колзплексз Н1.А — ОК1Л!А рующих связывающие центры аминокислотпых остатков белков класса! и класса П обусловливает их легкую адаптируемость к пептидам различных последовательностей. Однако зто не исключает специфичности взаимодействий. Белки МНС-1, как правило, ассоциируются с пептидами небольшой длины, обычно в 10 остатков, и отличаются высокой избирательностью к природе аминокислзт в определенных местах олигопептидной последовательности пр~ толерантности к природе всех других участков цепи [322 — 3241. Баки МНС класса 1 функционируют в эндоплазматическом ретикулуяе, где параллельно идет интенсивный процесс генерирующего пептидн протеолиза. Белки МНС класса 11 действуют в эндосомальных я липосомальных компартментах, в ко орых также одновременю идет протеолиз.
Обычно представители этого класса связывант более длинные пептиды и также демонстрируют высокую ч1вствительность к локализации в последовательности различных аминашслот [325-3281. Результаты рентгеноструктурного анализа внзклеточных частей нескольких белков Н1.А-1 человека [329-3321 и МНС-1 мыши [333, 3341 свидетельствуют о наличии общего механизма пеп;идного связывания белками класса 1. В структурах всех исследованннх пептид-белковых комплексов пептиды имели сходные конформации, стабилизированные в центрах связывания в принципе одной и той же системой водородных связей и специфическими дисперсионными взаимодействиями боковых цепей нескольких остатков ассоциированного пептида с комплементарными им гидрофобными карманами белковой глобулы [332-338ь О связывании пептидов с белками МНС (НЬА) класса 11 можно судить по результатам рентгсноструктурного исслздования Л.
Штерна и соавт. [3381 пространственного строения комшекса внеклеточной части белка Н1.А-РК1 с пептидом вируса гриппа НА 306-318 тридекапептидным фрагментом гемагглютинина, мембранного гликопротеина этого вируса. Дифракционная картина получена ег одного кристалла при -170', используя синхронное излучение с Х = 0910 А. Трехмерная структура комплекса НЬА-1Ж1/НА идентифицирована с разрешением 2,75 А. Ее ленточная диаграмма представлена н~ рис.1.15.
Тридекапептид НА сорбирован в связывающем центре Н1А-1Ж1 в вытянутой, закрученной с большим шагом форме. Она представляет наилучшие возможности для взаимодействий, с одной стороны, с окружающими пептид аминокислотными остатками, а с другой — с поверхностными остатками Т-клеточного рецептора. Таким образоа, пептид открыт для межклеточных взаимодействий. Схема реализуемых в комплексе Н1.А1Ж1/НА 12 водородных связей показана на рис.
116. Связи осуществляются только между атомами основной цепи пепида НА и атомами консервативных аминокислотных остатков а-сшральных и р-структурных областей НТ,А-ВК!. Следовательно, систеьв водородных связей не зависит от конкретной последовательности пштида, т.е. является универсальной для пептидных комплексов Н[.А4Ж1 класса П. Этот факт свидетельствует также о близких ориежациях пептидов в комплексах одновременно относительно связывакщих центров белков Н1.А-1Ж1 и ТСК, принадлежащих двум клеткам. 79 3.3. АСПАРТАТНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ В разделах 3.1. и 3.2. были отмечены первые попытки подойти с помощью рентгеноструктурного анализа к решению проблемы структурной организации мембранных белков.
Они завершились относительным успехом — установлением для ряда рецепторов трехмерных структур их периплазматических доменов, содержащих лигандсвязывающие центры. Развитие работ этого направления в конечном счете должно привести к определению пространственных структур целых рецепторных молекул, включающих также трансмембранные и цитоплазматические домены, и созданию экспериментальной основы, необходимой для решения проблемы структурнофункциональной организации молекул мембранных белков и количественного описания механизмов их функционирования.
Трудности на этом пути, имеющие, главным образом, технический и препаративный характер, пока еще велики. Настоящий раздел посвящен достижениям рентгеноструктурного анализа белков, знание пространственного строения которых представляет для человека поистине жизненный интерес. Речь пойдет об аспартатных протеиназах, прежде всего протеиназе вируса иммунодефицита человека (Н1Ч) и ренине, одних из главных участников системы регуляции тонуса стенок кровеносных сосудов, скселетных мышц и других тканей. Ниже показано, что поиск радикальных терапевтических средств борьбы с синдромом приобретенного иммунодефицита (АП)3), другими видами вирусных заболеваний, гипертонией, т.е, решение сугубо прикладных задач экстраординарной важности, требует высокого уровня развития теоретической молекулярной биологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
