Cтраница 1
Молекула лизоцима, как выяснилось, достаточно компактна и имеет форму эллипсоида. Она состоит из одной полипептидной цепи, в которую входят 129 аминокислотных остатков. Трехмерная конформация этой полипептидной цепи поддерживается четырьмя дисульфидными мостиками. Как видно из фиг. [1]
Молекула лизоцима имеет форму, близкую к сферической, с глубокой щелью, в которой происходит связывание молекулы мукополисахаридного субстрата ( см. разд. Щель делит молекулу на две части: последовательности 1 - 40 и 101 - 129 образуют преимущественно спиральные участки, а последовательность 41 - 87 - нерегулярную часть. Около 31 остатка образуют а-спирали, некоторые участки которых сильно искажены. Значительная доля пептидной цепи ( остатки 41 - 61) образует участки с 3-структурой, различающиеся регулярностью упаковки. [2]
Развертывание молекулы лизоцима ( рис. 14.4, в) полностью обратимо. [3]
В молекуле лизоцима 129 аминокислот, расположенных отчасти по типу а-спирали, а главным образом так, что получается вытянутая и сложенная в петлю нить, форма которой поддерживается дисульфидными и водородными связями. Лизоцим расщепляет полисахарид, входящий в состав клеточной стенки бактерии, вызывая его гидролиз и последующее разрушение стенки. Норт, Филиппе и Блэйк, применив рентгеноструктурный анализ кристаллов лизоцима и затратив много усилий на расшифровку сложных рентгенограмм, пришли к выводу, что в процессе катализа молекула полисахарида попадает в своеобразную щель в молекуле белка-фермента и внутри щели, подвергаясь действию специфически расположенных участков молекулы фермента, распадается. В этом случае точная геометрическая настройка фермента на субстрат играет решающую роль. Исследование структуры было проведено с кристаллами лизоцима, но его каталитические свойства не испытывают при кристаллизации существенных изменений. [4]
Общая структура молекулы лизоцима подтверждает правило, что аминокислотные остатки с кислотными ( ASP, GLU) и основными ( LYS, ARG, HIS) боковыми цепями, способные к диссоциации в воде, расположены на поверхности глобулы. Неполярные, гидрофобные, боковые цепи ( LEU, ILEU), прикрытые от воды более полярными частями молекулы, расположены в глубине глобулы. [5]
Исследование строения молекулы лизоцима показало что в ней имеется особое место - углубление, которое и является активным центром молекулы. Действие лизоцима селективное, он действует только на те вещества, которые по своему строению подходят к углублению в его молекуле - так же, как ключ к замку. Проводя реакцию с этими веществами - субстратами, попавшими в ее углубления, молекула лизоцима затем освобождается от них. [6]
Недавние исследования динамики молекулы лизоцима с помощью кристаллографических методов показали [55, 56], что атомные смещения в белке наиболее выражены в области активного центра фермента. Хотя эти исследования пока носят лишь постановочный характер, не исключено, что в будущем применение рентгеноструктурного анализа именно для изучения динамических свойств молекул белка ( определение средних амплитуд смещения каждого атома от его усредненной позиции в кристалле), помимо зарекомендовавших себя исследований статических свойств белковых молекул в кристалле ( определение усредненных координат всех атомов в молекуле на основе соответствующего распределения электронных плотностей), может дать важную и принципиально новую информацию о структуре ферментов и механизмах их действия. [7]
Альфа-спиральные участки в молекуле лизоцима несколько деформированы так, что имеют симметрию третьего порядка. Одиночная водородная связь между первым остатком ( LYS) и сороковым ( THR) выделяет первые сорок аминокислотных остатков в компактную группу. [8]
Они установили, что молекула лизоцима представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 129 аминокислотных остатков 20 разных типов. Молекула свернута в глобулу с максимальным размером около 40 А. Нумерация остатков начинается от аминного конца. Всего в состав молекулы лизоцима входит 1950 атомов. [9]
Модельный субстрат укладывается в глубокий разрез молекулы лизоцима и фиксируется водородными связями. [10]
Большая группа экспериментальных данных свидетельствует о том, что конформация молекулы лизоцима и ориентация функциональных групп его активного центра сходны, возможно идентичны, в кристалле и в растворе. В этой работе было показано, что термодинамические параметры тепловой денатурации фермента и температура денатурации близки для фермента в кристалле и растворе. [11]
Величину / л можно оценить но формуле / л 27гго / 4тггл, где г0 - радиус атома кислорода нитроксила, на котором сосредоточен неспаренный электрон, гх - радиус молекулы лизоцима. [12]
А, В, С, D, Е и F), В пространстве структура этого комплекса выглядит таким образом, что субстрат удобно укладывается в лощине, расположенной между двумя связан яыми между собой половинками молекулы лизоцима. Филлипсом, удается приоткрыть тайну того, как молекула фермента осуществляет каталитический акт, приводящий к специфическому расщеплению субстрата. [13]
Эта щель, как показано в работе [193], является местом гидрофобного связывания катионных ПАВ лизоцимом. Исследование влияния углеводородов на молекулы лизоцима, проведенное нами [194] и в работах [195, 196] с помощью дифференциальной УФ-спектроскоиии, также показало, что углеводороды вызывают изменение локального окружения хромофоров, находящихся в щели лизоцима, так что, по-видимому, эта щель является и местом связывания углеводородов. Исследования Филлипса [192] по определению связывания лизоцимом субстратного аналога три - М - ацетилглюкозамина подтверждает, что сделанная в [194] оценка емкости единственной гидрофобной области лизоцима близка к реальной величине, хотя объем щели, возможно, больше, чем 900 А3, так как при связывании углеводородов, по-видимому, не может достигаться такое же полное заполнение щели, как при взаимодействии с субстратом, вследствие большой степени конформационпого соответствия субстрата структуре активного центра. [14]
Молекула этого фермента не очень большая: его полипептидная цепь включает 129 аминокислот. В отличие от а-химотрипсина по одной стороне эллипсоидальной молекулы лизоцима проходит глубокая щель для связывания субстрата. Щель разделена на б участков ABCDEF. Остаток NAM может связываться только в участках В, D и F, тогда как остатки NAG синтетического субстрата могут связываться со всеми участками. [15]