Структура - гемоглобин
Cтраница 3
У большинства позвоночных миогло-бины мономерны, тогда как гемоглобины ( включая миоглобины беспозвоночных и эритрокруорины) и хлорокруорины отличаются в этом отношении большим разнообразием. Почти все гемоглобины млекопитающих тетрамерны и, как правило, содержат по две полипептидных субъединицы одинакового строения в каждой молекуле белка ( разд. Димерные [31, 122] и октамерные [165] гемоглобины обнаружены также и у беспозвоночных, однако у последних гораздо чаще встречаются белки более высокого молекулярного веса. Например, эритрокруорины Arenicola, Lumbricus и Planorbis, а также хлорокруорин Spirographis характеризуются молекулярными весами 3 0 - 10е, 2 9 - 106, 1.6 - 106 и 2 8 - 106 соответственно и, по-видимому, содержат свыше 100 субъединиц. Структуры гемоглобинов и миоглобинов млекопитающих более подробно рассматриваются в следующем разделе. [31]
Две из них, называемые а-цепями, имеют одинаковую первичную структуру и по 141 аминокислотному остатку. Две другие, обозначаемые 3-цепями, также идентично построены и содержат по 146 аминокислотных остатков. Таким образом, вся молекула белковой части гемоглобина состоит из 574 аминокислот. Во многих положениях а - и 3-цепи содержат разные аминокислотные последовательности, хотя и имеют почти одинаковые пространственные структуры. Получены доказательства, что в структуре гемоглобинов более 20 видов животных 9 аминокислот в последовательности оказались одинаковыми, консервативными ( инвариантными), определяющими функции гемоглобинов; некоторые из них находятся вблизи тема, в составе участка связывания с кислородом, другие-в составе неполярной внутренней структуры глобулы. [33]
Большинство белков с молекулярной массой более 20000 - 30000 обладает, однако, четвертичной структурой и состоит из нескольких индивидуальных субъединиц, которые связаны между собой за счет неко-валентных сил. Гемоглобин, например, состоит из четырех единиц, каждая из которых состоит из отдельной полипептидной цепи, а вирус табачной мозаики имеет более 2000 отдельных полипептидных цепей. Наконец, отметим, что хотя такие субъединицы из различных источников сильно варьируют по размеру, многие из них, например из гемоглобина человека, соответствуют примерно размеру субъединицы в 17600 ( полипептидная цепь из 150 аминокислотных остатков), как это впервые предположил Сведберг [10], и они подчиняются сведберговскому закону кратности. Объединение таких белковых субъединиц с воссозданием полностью активного биологического комплекса обычно называют четвертичной структурой белка. Изучение взаимодействия субъединиц является чрезвычайно важным аспектом современной молекулярной биологии, так как эти взаимодействия несомненно играют важную роль во многих биологических реакциях. Современными классическими примерами влияния таких свойств на биологические явления слу - - жат аллостерическое поведение ферментов и кооперативность связывания кислорода в гемоглобине. Тетрамерная структура гемоглобина содержит четыре участка, связывающих кислород, и эта структура такова, что когда один из участков связывает кислород, то небольшие изменения в конформации полипептидной цепи вокруг этого участка передаются на следующий участок с тем, чтобы увеличить его сродство к кислороду. Как только произойдет связывание кислорода каждым из первых трех участков, аналогичный эффект наблюдается на следующем участке. Такое поведение чрезвычайно важно для характеристики гемоглобина как переносчика кислорода. [34]
Третичная и четвертичная структуры белков определяются при помощи рентгеноструктурного анализа, который впервые был проведен применительно к миоглобину и гемоглобину Дж. Значение рентгеноструктурного анализа белков трудно переоценить, так как именно этот метод дал возможность впервые получить своеобразную фотографию белковой молекулы. Для получения информативной рентгенограммы необходимо было иметь полноценный кристалл белка с включенными в него атомами тяжелых металлов, так как последние рассеивают рентгеновские лучи сильнее атомов белка и изменяют интенсивность дифрагированных лучей. Перутцу в 1954 г., что явилось предпосылкой для построения приближенной модели молекулы белка, которая затем была уточнена при помощи ЭВМ. Однако первым белком, пространственная структура которого была полностью идентифицирована Дж. Кендрью, оказался миоглобин, состоящий из 153 аминокислотных остатков, образующих одну полипептидную цепь. Брэгга о том, что они имеют цилиндрическую форму. Перутцем была расшифрована структура гемоглобина, состоящая из 574 аминокислотных остатков и содержащая около 10 000 атомов. В отличие от миоглобина гемоглобин имеет четвертичную структуру, включающую в себя четыре глобулы: две а-субъединицы и две р-субъединицы. [35]
Страницы: 1 2 3