Нативная конформация

Cтраница 4

Структура пера птицы. Хотя перья представляют собой почти чистый ot - кератин, их полипептвдиые цепи образуют исключительно сложные структуры, формирующиеся в процессе их развития в клетках эпидермиса. Перья отличаются прочностью и гибкостью. они обеспечивают защиту от неблагоприятных воздействий окружающей среды, а благодаря их пигментации-в какой-то мере и от врагов. Однако прежде всего перья должны быть очень легкими. Для них характерна также микроскопическая адаптация к выполняемой ими биологической функции. Здесь показана фотография пера колибри, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа. От стержня пера отходят тысячи бородок, на каждой из которых имеется множество бородочек. Бородочки на конце пера снабжены крошечными крючочками, зацепляющими бородочки соседних перьев. Когда птица чистит перья, она задевает клювом крючочки, в результате чего перья сходятся, как половинки застежки молния, и все оперенье приобретает обтекаемую форму. [46]

Поскольку в ковалентном остове полипептидной цепи все связи одинарные, можно было бы ожидать, что полипеп-тйд способен принимать в пространстве бесконечное число конформации. Более того, естественно было бы предположить, что конформация полипептида претерпевает постоянные изменения вследствие теплового движения и беспорядочного вращения участков цепи вокруг каждой из одинарных связей кова-лентного остова. Поэтому может показаться парадоксальным тот факт, что полипептидная цепь нативного белка в нормальных биологических условиях-при обычной температуре и нейтральных значениях рН - имеет только одну или очень небольшое число конформации. Эта нативная конформация достаточно устойчива: если выделение белка вести осторожно, избегая воздействий, приводящих к развертыванию цепей и денатурации, то выделенный белок может полностью сохранить свою биологическую активность. Это свидетельствует о том, что вокруг одинарных связей полипептидного остова в нативных белках свободное вращение невозможно. [47]

Известно, что химотрипсин в нативной форме гидролизует сложноэфирную связь с достаточно большой скоростью. При денатурации химотрипсина, когда химическая последовательность звеньев сохраняется, но форма молекулы меняется, скорость гидролиза снижается в миллион раз. Это происходит потому, что в нативной конформации а-химотрипсина два из его аминокислотных остатков - гистидин и серии - находятся рядом, что позволяет им образовать каталитический центр, включающий комбинацию ОН-групп и имидазольных колец, обеспечивающую быструю двухстадийную реакцию. [48]

Одной из широко распространенных химических постсинтетических модификаций является фосфорилирование остатков серина и треонина, например, в молекуле гистоновых и негистоновых белков, а также казеина молока. Фосфорилирование-дефосфорилирование ОН-группы серина абсолютно необходимо для множества ферментов, например для активности гликоген-фосфорилазы и гликоген-синтазы. Фосфорилирование некоторых остатков тирозина в молекуле белка в настоящее время рассматривается как один из возможных и специфических этапов формирования онкобелков при малигнизации нормальных клеток. Этим обеспечивается не только защита от внешних денатурирующих агентов, но и образование нативной конформации и проявление биологической активности. [49]

В некоторых случаях молекулы белка могут диссоциировать при взаимодействии с тяжелыми металлами или комплексообра-зователями. Отдельные полипептидные цепи образуются также в присутствии таких комп-лексообразователей, как о-фенантролин 127 ], поскольку алкогольдегидрогеназа является цинксодержащим ферментом. Ком-плексообразователи удаляют цинк из молекулы этого белка, в результате чего наряду с диссоциацией происходит инактивация фермента. Эти данные указывают на то, что SH-группы и ионы цинка являются важными факторами, обеспечивающими нативную конформацию. [50]

Однако если, затем прекратить воздействие и снова создать условия для образования разрушенных связей, то исходная уникальная структура, как правило, не восстанавливается, вновь образующиеся связи замыкаются беспорядочно, а не именно там, где это имело место в нативном белке. В результате образовавшиеся стабильные структуры существенно отличаются от исходной и, естественно, лишены специфической биологической активности. Это и есть денатурированные молекулы белка, причем понятно, что если нативная структура уникальна, то продукты денатурации могут быть весьма разнообразны. Лишь для белков относительно простого строения, состоящих, в частности, из одной полипептидной цепочки ( рибонуклеаза, трипсин и др.), оказалось возможным восстановление в определенных условиях нативной конформации и биологической активности. Таким образом, денатурация в большинстве случаев - процесс необратимый. [51]

Свертывание пируваткиназы обеспечивается L-валином. Пируваткиназа [467] - это тетрамерный фермент, построенный из четырех идентичных субъединиц, каждая из которых содержит одну молекулу невалентно связанного L-валина. Субъединицы диссоциируют и развертываются при действии 6 М гидрохлорида гуанидина. При выдерживании в ренатурирующей среде L-валин служит специфичным инициатором процесса повторного свертывания. Он индуцирует ренатурацию с константой скорости псевдопервого порядка по отношению к мономеру, а это означает, что ь-валин влияет на свертывание мономерной формы в ее нативную конформацию и что завершающим процессом является спонтанное образование тетрамерного фермента. [52]

Моделирование процесса свертывания было начато с цепи, имеющей вытянутую квазибеспорядочную конформацию; исключение было сделано для нативных а-спиралей, которые считались уже сформированными. Для учета температурных флуктуации ( разд. В отличие от расчетов апомиоглобина в этом методе рассматриваются как гидрофобные силы, так и связывающая энергия. В результате было показано, что с вероятностью 50 % цепь BPTI свертывается в нативную конформацию со среднеквадратичным отклонением Са-атома около 6 А. Использование этой информации может оказаться полезным в дальнейших исследованиях. Однако экспериментальные данные по ренатурации дисульфидсодержащих белков показывают, что путь свертывания таких белков может быть значительно сложнее свертывания других белков ( см. с. [53]

Страницы: 1 2 3 4