Замена - аминокислота
Cтраница 2
Подробная биография белка необходима для оценки биологического значения данного остатка. Как было показано на предыдущем примере, фиксация замен аминокислот почти полностью зависит от биологической роли соответствующей аминокислоты. Однако оценить эту роль довольно трудно, поскольку она может быть связана не только с определенной функцией белка, например каталитическим действием фермента, а со всеми другими взаимодействиями белка в организме на протяжении его жизненного пути от активации соответствующего гена до разложения полипептида. [16]
Корреляция выдерживается, хотя в каждом конкретном случае замены аминокислот находятся под сильным давлением отбора. Отметим, что корреляция, приведенная на рис. 9.1, б, пока еще никак не объяснена. [17]
Подробная биография белка необходима для оценки биологического значения данного остатка. Как было показано на предыдущем примере, фиксация замен аминокислот почти полностью зависит от биологической роли соответствующей аминокислоты. Однако оценить эту роль довольно трудно, поскольку она может быть связана не только с определенной функцией белка, например каталитическим действием фермента, а со всеми другими взаимодействиями белка в организме на протяжении его жизненного пути от активации соответствующего гена до разложения полипептида. [18]
Метод Мак-Лахлана дает стандартную значимость для родства двух последовательностей. Поскольку кумулятивная вероятность учитывает биологические ограничения, налагающиеся на замену аминокислот ( хотя и в весьма обобщенном виде), она намного более достоверна, чем априорная вероятность. Уровень, выше которого стандартная значимость означает эволюционное родство, не является достаточно четким. [19]
 |
Первичная структура полипептидной цепи лизоцима ( схема. [20] |
Первичная структура белков уникальна и детерминирована генетически. Каждый индивидуальный гомогенный белок характеризуется уникальной последовательностью аминокислот: частота замены аминокислот приводит не только к структурным перестройкам, но и к изменениям физико-химических свойств и биологических функций. [21]
Незначительное изменение генетического материала, например замена нуклеотнда или изменение чередования двух нуклеотидов в полинуклеотидной цепи того или другого гена, приводит к замене аминокислоты в полипептидной цепи, синтез которой он контролирует. Так возникают аномальные гемоглобины. По-видимому, некоторые генные локусы особенно чувствительны к таким изменениям. Незначительное изменение генетического материала приводит к значительным последствиям для организма. Hb S отличается от НЬА только одной аминокислотой, но он очень плохо растворим в воде при малых давлениях кислорода. Вследствие этого он образует кристаллоидные структуры ( тактоиды), которые сильно искажают мембрану эритроцитов. Эритроциты, содержащие Hb S, при малых давлениях кислорода часто имеют вид серпов, поэтому болезнь, возникающая вследствие замены гемоглобина А гемоглобином S, получила название серповиднокле-точной анемии. [22]
Существенную помощь в подобных случаях оказывает знание трехмерной структуры белков. Имеющиеся в настоящее время данные показывают, что обычно остатки, находящиеся во внутренней части белка, мало подвержены изменениям и что все различия между гомологичными белками ( замены аминокислот, делеции или вставки петель в цепи) касаются поверхности молекул. Таким образом, последовательности отдаленно родственных белков можно сопоставлять по остаткам, которые занимают геометрически сходные позиции в пространственной структуре. [23]
До сих пор не было сообщений о замене аминокислоты в 7-положении ( пролин) или об одновременной замене остатков более двух аминокислот. [24]
Биологические ограничения отражены в относительной частоте замен. Поэтому эти элементы в среднем отражают природные ограничения, налагаемые на замены аминокислот. [25]
Особое значение имеют изменения, которые могут происходить в структуре ДНК вследствие некоторых природных воздействий или в результате ошибок репликации. Эти изменения во многих случаях могут приводить к различным биологическим последствиям. Например, замена одного нуклеотида в некотором кодирующем элементе может привести к замене аминокислоты в белке. Такие унаследованные изменения в структуре ДНК называют мутациями. Как уже ранее говорилось, это может приводить к значительным изменениям пространственной структуры кодируемого белка и его способности к узнаванию соответствующих партнеров. В большинстве случаев результат такого повреждения или не имеет существенных биологических последствий, или приводит к потере способности воспроизводить потомство и имеет значение только для данного индивидуума. Однако в некоторых редких случаях изменение структуры может дать потомству определенные преимущества и закрепиться в популяции. Поэтому мутации являются первичным актом эволюции живых организмов. [26]
Существенно иной подход к оценке качества метода предсказания состоит в применении его к нескольким гомологичным белкам. Можно полагать, что такие белки свертываются одинаковым образом и имеют одинаковую вторичную структуру. Следовательно, предсказания должны быть инвариантны по отношению к наблюдаемым заменам аминокислот: чем меньше вариаций, тем лучше метод предсказания. [27]
В крови человека в общей сложности открыто около 150 различных типов мутантных гемоглобинов. Появляются мутантные формы гемоглобинов в крови вследствие мутации генов. Обычно мутации делят на 3 класса в соответствии с топографией измененного участка молекулы. Если замена аминокислоты происходит на поверхности молекулы гемоглобина, то это мутация первого класса; подобные мутации обычно не сопровождаются развитием тяжелой патологии, и болезнь протекает бессимптомно; исключение составляет серповидно-клеточная анемия. [29]
Однако работы по изучению аминокислотного состава белков не только вызывают недоуменные вопросы, они дают основание сделать и кое-какие заключения. Например, теперь нам совершенно ясно, что аминокислота, находящаяся в восьмом положении от конца в цепочке вазопрессина, не играет существенной роли в его биологической активности, так как она может быть заменена другой. Некоторые аминокислоты в его молекуле можно поменять на другие, а инсулин, несмотря на это, останется инсулином. Но такая замена аминокислот должна производиться в весьма ограниченном размере, иначе, конечно, белок изменится. [30]
Страницы: 1 2 3