Лизоцим - белок - куриное яйцо
Cтраница 1
Лизоцим белка куриных яиц - мономерный белок с молекулярной массой 14500, его полипептидная цепь состоит из 129 аминокислотных остатков, связанных поперечно четырьмя дисульфид-ными связями. [1]
Рентгеноструктурный анализ лизоцима белка куриных яиц, завершенный в 1965 г. ( см. [5]), и соответствующие выводы о механизме его действия стимулировали работу многих исследователей в различных странах мира по изучению структуры лизоцима из других источников. [2]
В спектре денатурированного лизоцима белка куриного яйца они проявляются как один пик при - 0 0т ( рис. 14.6 а), а в спектре нативного белка ( рис. 14.6 6) наблюдается пять раздельных пиков. Шестой пик не был до сих пор идентифицирован. Возможно, он находится в области сигналов NH-пептидных групп. Два из их в наиболее слабых полях, обозначенные ка к I и II на рис. 14.6 6 и в, более медленно обмениваются с DaO, чем другие. Поэтому они были отнесены к Три-28 и Три-108, которые, как известно, [15, 16], образуют водородные связи с карбонильными группами остатков Тир-23 и Лей-56 соответственно. Отнесение лика II к Три-108 подтверждается, кроме того, тем, что при связывании ингибиторов N-ацетилглюкозамина ( АГА, стр. По данным рентгеноструктурного исследования известно, что лишь Три-108 может сильнее экранироваться при связывании ингибитора. Также было установлено, что Три-111 расположен внутри глобулы и поэтому мало доступен, так что нельзя исключить отнесение пика I к этому остатку. [3]
Лизоцим человека и лизоцим белка куриного яйца были изучены с помощью метода ЯМР [7-11, 19-28], причем первый исследован более подробно. В ранних работах [7, 8] были установлены основные характеристики его спектра в D2O и отмечена относительно высокая устойчивость к развертыванию при нагревании до 65 С, что, по-видимому, отчасти обусловлено наличием четырех дисульфидных мостиков. Однако при нагревании от 65 до 75 С происходит денатурация и в спектре наблюдаются заметные изменения. Природа этих изменений будет обсуждена детально немного позднее. На рис. 14.3 показаны полные спектры 10 % - ных растворов лизоцима в D2O ( pD 5 5) при 30, 54 и 80 С. На рис. 14.4 приведены детальные записи слабо-польных и сильнопольной областей спектра при температуре несколько ниже ( 65 С) и несколько выше ( 80 С) температуры денатурации. Для сравнения представлен спектр, рассчитанный и построенный на основании данных табл. 13.1 и, следовательно, соответствующий неупорядоченному состоянию белковой молекулы. Спектр при температуре 80 С очень близок к спектру лизоцима в неупорядоченном состоянии, если учесть искажения, вызванные дисульфид-ными связями. [4]
Эта работа, хотя к настоящему времени не полностью завершена, показала, что многие птичьи лизоцимы ( за исключением, видимо, лизоцима из белка гусиных яиц [4]) весьма близки по химическому строению к лизоциму белка куриных яиц. В итоге, сейчас насчитывают пять линий лизоцимов. Все эти ферменты объединяет то, что они входят в группу О-гликозидаз и катализируют гидролиз 1 4-р-связи между остатками М - ацетил-мурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина в мукополисахаридах и мукопептидах. В дальнейшем, если нет специального указания, речь идет о лизоциме белка куриных яиц. [5]
 |
Первичная структура РНКазы. Цветом выделены четыре дисульфидные связи. [6] |
Полностью расшифрована последовательность аминокислот полипептидной цепи фермента лизоцима, имеющего важное защитное и медицинское значение, так как он вызывает лизис ряда бактерий, расщепляя основное вещество их клеточной оболочки. Лизоцим белка куриного яйца содержит 129 аминокислот ( рис. 1.16) с N-концевым лизином и С-концевым лейцином. [7]
В обоих случаях пистидиновые остатки расположены скорее вне глобулы, чем внутри нее, , судя по их относительно узким линиям ( 3 - 5 Гц), можно предположить, что эти остатки могут свободно вращаться. Гис-15 в лизоциме белка куриного яйца не влияет присутствие субстрата, и, следовательно, этот остаток не входит в активный центр, хотя я расположен не очень далеко от него. [8]
Более высокое значение р / С этого остатка в лизоциме человека может указывать на близость его к отрицательно заряженной группе или на образование сильной водородной связи с акцепторной группой. В то же время относительно низкое р / С лизоцима белка куриного яйца может быть обусловлено соседним положительным зарядом или водородной связью с донорной группой. [9]
Более детальное изучение лизоцима из белка куриных яиц и других источников наводит на мысль, что рассмотренный характер связывания субстратных аналогов и механизм действия фермента могут быть в значительной степени упрощенными или представлять собой лишь некоторые частные случаи. Так, при исследовании гексагональной формы кристаллического лизоцима из белка яиц индейки, молекулярная структура которого очень близка к структуре лизоцима белка куриных яиц, было найдено, что дисахаридный субстрат ( GlcNAc) 2 связывается с участком Е и некоторым новым участком F [47], в то время как в обычном лизоциме этот же дисахарид связывается с участками В и С. [10]
Лизоцим - наиболее изученный представитель бактсриолнти-ческих ферментов ( 3 ], роль которых заключается в деградации бактериальной клеточной стенки. В настоящем разделе будет рассмотрено только действие лизоцима па бактериальную клеточную стенку и на некоторые модельные субстраты, так как на примере этих реакций можно продемонстрировать основные закономерности кинетики и механизмов действия, а также субстратной специфичности ферментов, осуществляющих деградацию сложных биополимеров. В качестве основного объекта рассмотрения выбран лизоцим белка куриных яиц, поскольку структура этого фермента и его активного центра уже много лет является предметом детального исследования с помощью самых разнообразных физических и физико-химических методов, и в первую очередь рентгеноструктурного анализа. [11]
В химическом отношении значительная часть антибиотиков-полипеп-тидов остается мало изученной, хотя за последнее время в этой области наблюдается значительный прогресс. Заметный успех достигнут в изучении такого сложного полипептида, как лизоцим белка куриного яйца. У многих антибиотиков-полипептидов установлен аминокислотный состав. Одной из характерных особенностей соединений рассматриваемой группы является то, что многие из них представляют собой циклопептиды, в состав которых входят аминокислоты D-конфи-гурации. [12]
Эта работа, хотя к настоящему времени не полностью завершена, показала, что многие птичьи лизоцимы ( за исключением, видимо, лизоцима из белка гусиных яиц [4]) весьма близки по химическому строению к лизоциму белка куриных яиц. В итоге, сейчас насчитывают пять линий лизоцимов. Все эти ферменты объединяет то, что они входят в группу О-гликозидаз и катализируют гидролиз 1 4-р-связи между остатками М - ацетил-мурамовой кислоты и N-ацетилглюкозамина в мукополисахаридах и мукопептидах. В дальнейшем, если нет специального указания, речь идет о лизоциме белка куриных яиц. [13]
Несмотря па существование целого ряда специализированных бактериолитических ферментов, действующих только на са-харидные или только па пептидные цепи ( см. табл. 30), было бы слишком большим упрощением полагать, что структура пептидных заместителей не влияет на эффективность действия гликоли-даз и, наоборот, что гидролиз пептидов не зависит от наличия сахар идных цепей в пептидогликане. Напротив, уже можно с определенностью заключить, что бактсриолитичсская активность и гликозидаз, и пептидаз определяется структурой пептидогликана в целом на достаточно большом удалении от потенциально расщепляемой связи в субстрате. Так, в работе [16] было показано, что если с помощью М - ацетилмурамоил - Ь - аланинамидазы ( КФ 3.5.1.28), не проявляющей карбогидразной активности, обработать пептидогликан бактериальной клеточной стенки и выделить чистый полисахарид, свободный от пептидных заместителей, то эффективность действия лизоцима по отношению к нему резко падает. Полученный полисахарид, который представлял собой чередующиеся остатки N-ацетилмурамовой кислоты и М - ацетилглюко-замина и имел среднюю степень полимеризации 20, плохо атаковался не только лизоцимом белка куриных яиц, но и всеми изученными лизоцимами бактериального происхождения. [14]
Страницы: 1