Последовательность - аминокислотные остатки
Cтраница 3
Таким образом, линейная одномерная структура полипептидной цепи ( т.е. последовательность аминокислотных остатков, обусловленная кодом белкового синтеза) наделена информацией другого типа-конформацион-ной, которая представляет собой образование белковой молекулы строго заданной формы с определенным пространственным расположением отдельных ее частей. Другими словами, третичная-объемная-структура белковой молекулы детерминирована аминокислотной последовательностью полипептидной цепи, а более конкретно-размером, формой и полярностью радикалов аминокислотных остатков. Эти представления могут служить основой для предсказания конформации белковой молекулы на основании аминокислотной последовательности. Следует указать, однако, что до сих пор представляется интригующей загадкой механизм этой тесной и тонкой связи между аминокислотной последовательностью и трехмерной структурой белковой молекулы. Оказывается, иногда полипептиды почти с одинаковыми последовательностями образуют разные структуры и, наоборот, полипептиды с разными последовательностями формируют одинаковую трехмерную структуру. [31]
 |
Третичная структура. [32] |
Пространственная структура зависит не от длины полипептидной цепи, а от последовательности аминокислотных остатков, специфичной для каждого белка, а также от боковых радикалов, свойственных соответствующим аминокислотам. Пространственную трехмерную структуру или конформацию белковых макромолекул образуют в первую очередь водородные связи, а также гидрофобные взаимодействия между неполярными боковыми радикалами аминокислот. Водородные связи играют огромную роль в формировании и поддержании пространственной структуры белковой макромолекулы. Водородная связь образуется между двумя электроотрицательными атомами посредством протона водорода, ковалентно связанного с одним из этих атомов. Когда единственный электрон атома водорода участвует в образовании электронной пары, то протон притягивается соседним атомом, образуя водородную связь. Обязательным условием образования водородной связи является наличие хотя бы одной свободной пары электронов у электроотрицательного атома. Что касается гидрофобных взаимодействий, то они возникают в результате контакта между неполярными радикалами, неспособными разорвать водородные связи между молекулами воды, которая вытесняется на поверхность белковой глобулы. По мере синтеза белка неполярные химические группировки собираются внутри глобулы, а полярные вытесняются на ее поверхность. Таким образом, белковая молекула может быть нейтральной, заряженной положительно или же отрицательно в зависимости от рН растворителя и ионо-генных групп в белке. К слабым взаимодействиям относят также ионные связи и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Кроме того, конформация белков поддерживается ковалентными связями S-S, образующимися между двумя остатками цистеина. В результате гидрофобных и гидрофильных взаимодействий молекула белка спонтанно принимает одну или несколько наиболее термодинамически выгодных конформаций, причем, если в результате каких-либо внешних воздействий нативная конформация нарушается, возможно полное или почти полное ее восстановление. [33]
Рентгеноструктурная кристаллография решает две главные проблемы белковой химии: закономерности чередования последовательности аминокислотных остатков в полипептидной цепи и закономерности конфигурации белковой молекулы. [34]
Когда с полимером оказывается связанным фрагмент пептида, обладающий необходимой протяженностью и последовательностью аминокислотных остатков, его обрабатывают раствором бромоводорода в трифторуксусной кислоте. [35]
На такой модели было показано, что стержень высокой электронной плотности представляет собой последовательность аминокислотных остатков, расположенных по спирали. Были идентифицированы некоторые остатки и их местоположение, равно как и местоположение боковых цепей. Таким образом, третичная структура миоглобина стала известна раньше, чем была расшифрована его первичная структура. [36]
Однако найденные Булем аминокислоты отсутствуют в пептидной цепи, исследованной Зангерсм при определении последовательности аминокислотных остатков в инсулине быка. Булей не указывает происхождения исследованного им инсулина. Известно, что инсулин обладает видовой специфичностью, состоящей, например, в том, что глициновая цепь инсулина свиньи содержит треонин, а в той же цепи, выделенной из инсулина быка, треонина нет. Для определения степени отклонений в составе и порядке чередования аминокислотных остатков у различных инсулинов нужны дополнительные исследования. [37]
 |
Расположение боковых радикалов аминокислот ( Rj n на витке а-спирали. [38] |
Сказанное означает, что вторичная структура в значительной мере определяется первичной структурой, т.е. последовательностью аминокислотных остатков. В некоторых случаях физический смысл такой зависимости может быть понят из стереохимического анализа пространственной структуры. Поэтому в положениях ( г 1) и ( г 2) ( г 1) и ( г 4), ( г 1) и ( г 5) а-спиралей редко одновременно встречается два объемных радикала, таких, например, как боковые радикалы тирозина, триптофана, изолейцйна. Поэтому такие комбинации аминокислот в а-спиральных фрагментах являются редким исключением, а появление таких комбинаций аминокислот в первичной структуре на участке, в целом склонном к свертыванию в а-спираль, свидетельствует, что в районе этих комбинаций а-спиральная кон-формация обрывается. [39]
Еще более реакционноспособен 2 4-динитрофторбензол, используемый в виде реагента Зангера в химии пептидов для определения последовательности аминокислотных остатков. [40]
Пространственная структура нативной белковой молекулы ( или ренатурированной) соответствует минимуму ее термодинамического потенциала, который определяется последовательностью аминокислотных остатков в цепи и, следовательно, задан в первичной структуре. Он составляет 40 - 60 - 80 и даже 100 - 150 - 200, тогда как большинство обычных реакций при нагревании на 10 С ускоряется лишь в два-три раза. Высокий температурный коэффициент означает, что процесс характеризуется большой величиной теплоты активации. Явление в целом объясняется тем, что при денатурации белков и ферментов разрывается большое число слабых связей. После основного денатурационного изменения, вследствие увеличения реактивности отдельных групп белка, наступают вторичные или постденатурационные реакции. Они состоят главным образом в агрегации ( полимеризации) денатурированных молекул, желатинизации или коагуляции растворов. Происходят они путем образования межмолекулярных связей различных типов и выражаются в увеличении вязкости, молекулярного веса или светорассеивания. Постденатурационные изменения в системах препятствуют ренатурации денатурированных молекул белка. [41]
Мы уже знаем, что у химотрипсина, трипсина, тромбина и эла-стазы в активном центре была обнаружена последовательность аминокислотных остатков - гли-асп-сер-гли. Сходная последовательность - гли-глу-сер-ала - была найдена у алиэстеразы и псевдохолинэстеразы, а у фосфоглюкомутазы установлена тре-ала-сер-гис - асп. [42]
Генетический код, определяющий связь между последовательностью нуклеотидов в генетической ДНК и РНК и в информационных РНК и последовательностью аминокислотных остатков в белковой цепи. Проблема генетического кода, возникающая при атомно-молекулярном рассмотрении процессов биосинтеза белка, является физический. [43]
Остов полипептидной цепи автоматически принимает ту пространственную кон-формацию, которая хорошо соответствует целому ряду ограничений, налагаемых аминокислотным составом цепи и последовательностью аминокислотных остатков. В полипептидных цепях на-тивных а-кератинов аминокислотный состав и последовательность аминокислот благоприятствуют самопроизвольному образованию а-спирали со множеством стабилизирующих ее внутрицепочечных водородных связей. Кератины богаты аминокислотами, обеспечивающими образование а-спирали, и содержат очень-мало аминокислот ( например, пролива), не совместимых с существованием ос-спиральной, конформации. Кератины особенно богаты остатками цистина ( рис. 7 - 8), способными, как мы уже знаем ( разд. [45]
Страницы: 1 2 3 4