Трехмерная структура - белок
Cтраница 2
Каким же образом первичная и вторичная развернутые структуры преобразуются в свернутую, весьма стабильную форму. Расчеты показывают, что число теоретически возможных комбинаций образования трехмерных структур белков неизмеримо больше, чем реально существующих в природе. По-видимому, основным фактором конформационной стабильности являются энергетически наиболее выгодные формы. [16]
Однако подобная отдаленность аминокислот является кажущейся, поскольку она проявляется только в случае, когда полипептидная цепь растянута. В действительности цепь свернута в клубок, и стабильность трехмерной структуры белка обеспечивается четырьмя молекулами цистина, которые скрепляют петли между собой. При таком строении молекулы три вышеупомянутых аминокислоты находятся рядом и объединяются в единую структуру - активный центр. [17]
В основе биологических процессов, их высокой эффективности, строгой избирательности, взаимообусловленности и автоматизма лежат тонкие структурные соответствия взаимодействующих соединений, определяемые главным образом спецификой пространственной организации и динамическими конформационными свойствами белковых молекул. Поэтому решение практически любой биологической проблемы неминуемо сталкивается с необходимостью изучения трехмерных структур белков. [18]
 |
Стабильность и активность различных мутантных вариантов фермента tPA1 - 2. [19] |
Выбор аминокислоты, подлежащей замене, как правило, производится с учетом ее роли в функционировании белка. Данные об этом получают в ходе генетических исследований или методом рентгеноструктурного анализа трехмерной структуры белка. Изменяя специфические сайты или целые участки белковой молекулы, можно повысить термостабильность белка, изменить его чувствительность к рН, специфичность, аллосте-рическую регуляцию, потребность в кофакторе и другие свойства. Так, термостабильность триозо-фосфатиозомеразы удалось повысить, заменив аминокислоты в двух позициях. [20]
Кроме того, очень часто их производительность близка к максимальной: как только фермент высвобождается в конце каталитического цикла, он захватывает другую молекулу субстрата. Очевидно, что используемые механизмы связывания высоко избирательны и эффективны и требуют наличия высокоразвитой трехмерной структуры белка, способной к специфическому узнаванию и связыванию субстрата. Механизмы связывания и относящийся к ним вопрос ингибирования ферментов обсуждаются ниже, в разд. [21]
Уотсон и Крик опубликовали сообщение о своей модели ДНК в журнале Nature в 1953 г., а в 1962 г. они вместе с Морисом Уилкйнсом были удостоены за эту работу Нобелевской премии. В том же году получили Нобелевскую примию Кендрью и Перуц за свои работы по определению трехмерной структуры белков, также выполненные методом рентгеноструктурного анализа. Розалинду Франклин, умершую от рака ранее присуждения этих премий, не включили в число лауреатов, поскольку Нобелевская премия посмертно не присуждается. [22]
Обобщая, остается сказать, что конформация остова белковой молекулы вносят решающую долю в формирование конформаций глобулярного белка. Однако с помощью нековалентных взаимодействий ( гидрофобные, диполь-дипольные взаимодействия, ионные связи, дисперсионные силы) осуществляется образование стабильной трехмерной структуры белка, имеющей исключительное значение для биологической функции глобулярного белка. [23]
На рис. 8 и 9 показаны модели молекул миоглобина и гемоглобина, построенные Кендрью в 1957 - 1961 гг., в результате длительного и глубокого изучения структуры этих белков и данных, ранее полученных Пе-рутцем. Доклад Кендрью на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. вызвал большой интерес, так как в нем были описаны трехмерные структуры белков. Модель миоглобина ( атомарная и объемная) изображает третичную структуру, а модель гемоглобина - четвертичную. [24]
Проведенный им анализ дифракционной картины волокон кератина [74, 75] привел к простому представлению о трехмерной структуре белков, образованных в результате упаковки вытянутых ф-кератин) или изогнутых ( а-кератин) полипептидных цепей. В основе этого представления лежало два принципиальных положения: о возможности существования изогнутых форм полипептидных цепей, которые считались полностью растянутыми, и о существовании упорядоченной трехмерной структуры белков, составляющей основу упаковки. [25]
РНК требует десятков различных ферментов и специализированных белков, в то время как для создания не несущей информации макромолекулы, например гликогена, достаточно всего лишь нескольких ферментов. Далее мы рассмотрим механизм биосинтеза белка, самого сложного из известных биосинтетических процессов, в котором принимает участие больше 200 различных ферментов и других специализированных макромолекул, необходимых для расшифровки и перевода символов генетического кода в трехмерную структуру белков. [26]
Инвариантные остатки Gly выделены. Связи повторяются, но не очень точно; амииокислотиая последовательность также обнаруживает повторяющиеся участки. Трехмерная структура белка еще ие известна. [27]
Сильный консерватизм в этом отношении обнаруживают также некоторые остатки Gly. Однако анализ трехмерной структуры белков показал, что для таких инвариантных положений Gly ( как, например, в положении контакта между спиралями В и Е в семействе глобинов [145, 277] или в положении 7 рис. 7.8 между двумя а-спиралями цитохромов с-типа [495]) именно отсутствие боковой цепи имеет решающее значение. Только в этом случае спирали могут упаковываться достаточно плотно; введение боковой цепи привело бы к уменьшению плотности упаковки, а следовательно, и стабильности ( разд. Как видно из рис. 5.7, б, боковая цепь в этом положении невозможна по стериче-ским причинам. [28]
 |
Классификация аминокислот в соответствии с полярностью их R-rpyim ( при рН 7. [29] |
Живые клетки обладают уникальной способностью синтезировать L-амино-кислоты с помощью стереоспецифиче-ских ферментов. Стереоспецифичность этих ферментов обусловлена асимметрическим характером их активных центров. Ниже мы увидим, что характерная трехмерная структура белков, благодаря которой они проявляют самые разные виды биологической активности, возникает только в том случае, если все входящие в их состав аминокислоты принадлежат к одному стереохимическому ряду. [30]
Страницы: 1 2 3