Cтраница 1
Строение глобулярных белков значительно сложнее и для них характерны многократно завернутые полипептидные цепи, которые взаимодействуют между собой. Изучены глобулярные белки значительно меньше фибриллярных, но их можно в ряде случаев превратить в фибриллярные белки, например путем денатурации. Поэтому предполагается, что они обладают в основном той же структурой, что и фибриллярные а-белки. [1]
Новые успехи применения рентгеноструктурного анализа в расшифровке строения глобулярных белков были неразрывно связаны с его дальнейшим методическим усовершенствованием. Этот прием позволил разработать и усовершенствовать так называемый метод изоморфного замещения, который дал исследователям принципиальную возможность однозначно определять белковые структуры. В продолжение 1953 - 1960 гг. метод был использован для изучения многих кристаллических белков, главным образом гемоглобина, миоглобина, инсулина, рибонук-леазы и лизоцима. [2]
В настоящее время предполагают, что в основе строения глобулярных белков, как и волокнистых, лежит или микроструктура белка, состоящая из циклических группировок, или полипептидная цепь. По одним представлениям, эта цепь длинная, но в естественных белках клеток и тканей в своем природном состоянии она не растянута, а волнообразно изогнута и образует петли приблизительно через каждые 40 А. Такие цепи соединены между собой в волнообразно сложенные плоскости, а плоскости-в пространственные образования. Вследствие этого индивидуальная белковая молекула имеет примерно один и тот же размер во всех направлениях. По другим представлениям в молекуле глобулярных белков симметрично расположены короткие цепи, S-образно изогнутые. Длина их должна равняться приблизительно 40 А. Такие цепи лежат параллельно друг другу и вместе образуют плоскость. Плоскости тем или иным способом соединяются в пространственные образования. [3]
В данном разделе изложены методы и результаты анализа строения а-спиральных глобулярных белков. Полученные закономерности важны для моделирования формирования пространственной структуры этих белков. [4]
Глобулярные белки в большинстве случаев представляют собой растворимые в воде вещества, в которых благодаря полифункциональности аминокислот, входящих в состав макромолекулы, содержится значительное число гидрофильных групп, В противоположность гликогену, для которого доказано наличие сильно разветвленной структуры, строение глобулярных белков точно не установлено. Шарообразная форма макромолекул этих белков может быть обусловлена скручиванием полипептидных цепей, как это предложено, например, Перутцем для / емоглобина. При этом возможно скручивание на малых ( около 5 А) и на больших ( около 50 А) расстояниях. Наиболее подробно исследован инсулин, строение которого было выяснено Зангером. Вес его частицы - около 12000; в состав инсулина входят 102 остатка аминокислот, соединенных в четыре цепи. Одна цепь ( цепь глицина) состоит из 21 аминокислотного остатка; в ней имеются также внутримолекулярные цистиновые мостики; двумя цистиновыми мостиками она соединяется с другой цепью ( цепь фенилаланина), состоящей из 30 остатков аминокислот. Каждая пара таких двойных цепей, соединяясь, дает частицу инсулина. Растворимый инсулин при длительном нагревании при рН 2 0 - 2 5 превращается в фибриллярную модификацию; обратное превращение может быть осуществлено при действии щелочи. [5]
Несмотря на то, что в послевоенные годы ( 1945 - 1950 гг.) дикетопиперазиновая теория вошла в серьезные противоречия с новыми экспериментальными данными, допущение существования дикетопиперазиновых колец, как одной из основных структур белковой молекулы, было положено в основу гипотезы строения глобулярных белков, выдвинутой в 1960 г. немецкими химиками Я. [6]
В комбинации с восстановительными реакциями в неводных средах реакционная акваметрия дает возможность более селективно определять некоторые функциональные группы. Акваметрия применена для выяснения строения глобулярных белков через изучение кинетики процесса их гидратации и дегидратации, а также для определения влажности катализаторов и сорбентов. [7]
Согласно этой теории, денатурация возникает вследствие разрыва денатурирующим агентом слабых связей, удерживающих пептидные цепи вместе, - разрыва, который сопровождается соответствующим изменением в расположении этих цепей. Если сочетать эту концепцию By с изложенными выше данными относительно строения глобулярных белков, то можно сказать, что при денатурации белка происходит изменение его специфической внутренней структуры, причем сложенные в складки пептидные цепи развертываются. [8]
Глобулярные белки в большинстве случаев представляют собой растворимые в воде вещества, в которых благодаря полифункциональности аминокислот, входящих в состав макромолекулы, содержится значительное число гидрофильных групп. В противоположность гликогену, для которого доказано наличие сильно разветвленной структуры, строение глобулярных белков точно не установлено. Шарообразная форма макромолекул этих белков может быть обусловлена скручиванием полипептидных цепей, как это предложено, например, Перутцем дляогемоглобина. При этом возможно скручивание на малых ( около 5 А) и на больших ( около 50 А) расстояниях. Наиболее подробно исследован инсулин, строение которого было выяснено Зангером. Вес его частицы - около 12 000; в состав инсулина входят 102 остатка аминокислот, соединенных в четыре цепи. Одна цепь ( цепь глицина) состоит из 21 аминокислотного остатка; в ней имеются также внутримолекулярные цистиновые мостики; двумя цистиновыми мостиками она соединяется с другой цепью ( цепь фенилаланина), состоящей из 30 остатков аминокислот. Каждая пара таких двойных цепей, соединяясь, дает частицу инсулина. Растворимый инсулин при длительном нагревании при рН 2 0 - 2 5 превращается в фибриллярную модификацию; обратное превращение может быть осуществлено при действии щелочи. [9]
Анализ известных белковых структур дает ценные сведения для понимания. В структурах этих белков обнаруживаются шесть уровеней организации. На первом уровне находится аминокислотная последовательность, которая целиком определяет окончательную структуру белка. Это так называемые вторичные структуры, которые составляют второй уровень. Две из таких регулярных структур ( а-спираль и 3-складчатый лист) были предсказаны на основе ковалентного строения основной цепи как наиболее простые. Следующие два уровня, сверхвторичные структуры и структурные домены, гораздо более сложны и пока не предсказуемы. На этих уровнях также проявляются вполне определенные закономерности, например такие, как корреляция между близкими по цепи остатками. Эти закономерности не выражаются в каких-либо определенных структурах, а носят весьма общий характер. На двух самых высоких уровнях организации, занимаемых глобулярными белками и агрегатами, сейчас уже делаются попытки некоторых структурных предсказаний. Это же относится и к предсказаниям строения глобулярных белков по их доменам. Кроме того, свойства поверхности, как это следует из изучения поверхностей раздела белок - белок, имеют важное значение для белкового узнавания. [10]
Анализ известных белковых структур дает ценные сведения для понимания. В структурах этих белков обнаруживаются шесть уровеней организации. На первом уровне находится аминокислотная последовательность, которая целиком определяет окончательную структуру белка. Это так называемые вторичные структуры, которые составляют второй уровень. Две из таких регулярных структур ( а-спираль и 3-складчатый лист) были предсказаны на основе ковалентного строения основной цепи как наиболее простые. Следующие два уровня, сверхвторичные структуры и структурные домены, гораздо более сложны и пока не предсказуемы. На этих уровнях также проявляются вполне определенные закономерности, например такие, как корреляция между близкими по цепи остатками. Эти закономерности не выражаются в каких-либо определенных структурах, а носят весьма общий характер. На двух самых высоких уровнях организации, занимаемых глобулярными белками и агрегатами, сейчас уже делаются попытки некоторых структурных предсказаний. Это же относится и к предсказаниям строения глобулярных белков по их доменам. Кроме того, свойства поверхности, как это следует из изучения поверхностей раздела белок - белок, имеют важное значение для белкового узнавания. [11]