Пространственная структура - белок
Cтраница 3
Необходимо отметить следующее: теоретические представления о пространственной структуре белка явились одной из причин перехода химии и биологии белка на новый уровень ( новый период) исследований за несколько лет до их окончательного экспериментального подтверждения. Возможно, что это первый пример среди наук биологического направления, когда одной из причие, обусловивших переход к новому периоду исследований, явилось появление новой теории, сформулированной на основании общих молекулярно-физических представлений, приведшей к возникновению положений, имеющих общебиологическое значение. [31]
Мутационные замены аминокислотных остатков неравнозначны в отношении влияния на пространственную структуру белка и на его биологическую функцию. Изменения структуры и нарушения функции, вообще говоря, наиболее значительны, если мутация изменяет класс остатка - гидрофобный остаток заменяется на гидрофильный и наоборот. Конечно, разделение остатков на гидрофобные и гидрофильные условно, необходимо характеризовать остаток количественной мерой гидро-фобности. [32]
Прежде всего эта роль определяется значением нековалентпых взаимодействий в формировании пространственной структуры белков и нуклеиновых кислот. В полипептидной цепи каждый хиральный атом углерода связан простыми т-связя-ми с группами 00 и NH, что означает возможность заторможенного вращения с низким активационным барьером вокруг этих связей. Вращение вокруг собственно-пептидной связи затруднено, поскольку вследствие р 7г - сопряжения эта связь не является строго одинарной. [33]
В этой главе рассмотрены пути подхода к решению задачи предсказания пространственной структуры белка. В то же время определенное внимание будет уделено интерпретации конформаций реальных белков в свете теории ближайших взаимодействий и возможности обобщения полученных результатов на структуру белка в целом. [34]
Поиски корреляций связаны с тем обстоятельством, что полное предсказание пространственной структуры белка по его аминокислотной последовательности сопряжено с неопределимыми в настоящее время трудностями. Поэтому представляется полезным выявить некоторые детали пространственной структуры белка, основанные на его аминокислотном коде. Большой интерес представляет теоретическая оценка процента спиральности, а также выделение спиральных и неспиральных участков. Можно надеяться, что в будущем такой подход приведет к предсказанию конфор-мационной структуры белков с большим содержанием ос - или р1 - спиральных участков. Тогда задачу предсказания структуры белка можно разбить на два этапа: на первом этапе определяются спиральные и неспиральные участки, а затем подбираются такие взаимные расположения спиральных и неспиральных участков. [35]
 |
Пространственная структура цикло ( - Hib-Asp - в кристалле. [36] |
Конформационные состояния пептидов определяются теми же силами и взаимодействиями, что и пространственная структура белков. Однако меньшие размеры молекул снижают число внутримолекулярных контактовв пептиде, что приводит к увеличению роли среды в стабилизации конформации пептида, уменьшению энергетической дифференциации форм и в целом к увеличению конфор-мационной подвижности пептидов по сравнению с белками, фрагментами которых в ряде случаев они и являются. [37]
Химические исследования, проведенные в последние 20 лет, показали, что пространственные структуры белков необычайно сложны, а формы их молекул имеют решающее значение для осуществления каждым белком его специфической биологической функции. Полипептидная цепь, состоящая из сотен связанных друг с другом аминокислот, принимает такую пространственную форму ( называемую конформацией), которая определяется его аминокислотной последовательностью. Например, молекула коллагена - белка, придающего прочность коже и костям, - имеет форму стержня. Антитела представляют собой молекулы Y-образной формы с выемками, которые служат для распознавания чужеродных веществ и запуска реакций, обеспечивающих их эффективное обезвреживание. Ценная информация об их архитектуре была получена в рентгено-структурных исследованиях. Молекулы ферментов имеют щели, называемые активными центрами, в которых связывание реагентов осуществляется таким образом, что становится возможным образование новых химических связей между ними. Таким образом, определенной биологической функции белка соответствует определенная конформация. Основные успехи в исследовании конфор-мации белков были получены с помощью рентгеновских лучей, а также нейтронных и электронных пучков и других методов, которые позволяют нам как бы увидеть белок под увеличением в миллион раз и более. Выяснение кон-формаций белка показывает, как он выполняет свою биологическую функцию. [38]
С помоиыэ программ этой системы проанализировано более 20-ти - спиральных белков из Базы данных пространственных структур белков и получены знания о закономерностях встраивания о-спиралей в глобулу, взаимной укладке пар а-спиралей, значимости вкладов контактов разных типов, плотности контактов между - спиралями. Эти знания служат основой для разработки гипотезы о механизме самоорганизации, на основе которой предлагается метод расчета третичной структуры, в настоящей работе описан разработанный нами пакет программ расчета пространственной структуры для а-спиралькых белков. [39]
В некоторых работах [121-125] на основании результатов эксперимента или статистической обработки данных по пространственной структуре белков были выделены спиральные и антиспиральные аминокислотные остатки. Например, в работе [121] было показано, что остатки пролина, рассеянные случайным образом по полипептиду, полностью разрушают спираль, если содержание пролина достигнет 8 %; в работе [122] на основании экспериментальных данных были выделены антиспиральные остатки - Ser, Tre, Val, He и Cys. В работе [124] из статистических расчетов миоглобина кашалота, а - и р-цепей гемоглобина лошади и лизоцима яичного белка были выделены в качестве спиральных остатков остатки Ala, Leu, Val, а в качестве антиспиральных - остатки Arg, Asp - NH2, Pro. Кук, были включены рибонуклеаза и а-химотрипсин. В результате были выделены спиральные остатки Leu, Ala, Glu и антиспиральные Tre, Asp-NHa, причем выбрасывание из расчета двух гомологичных белков - глобинов - не повлияло на результаты. [40]
В книге, написанной авторами из ФРГ, изложены современные представления о принципах, определяющих формирование пространственной структуры белков, причем вопрос о структурной организации этих важных биополимеров рассматривается в-неразрывной связи с их биологическими функциями. [41]
Одновременно с отнесением сигналов в двумерных спектрах Н - ЯМР получают практически всю необходимую информацию для реконструкции пространственной структуры белка а растворе. [42]
Кроме того, в клетках имеется ряд каталитически неактивных белков, которые тем не менее вносят большой вклад в образование пространственных структур белков. Эллис, называет их функциональным классом не связанных друг с другом семейств белков, которые помогают правильной нековалентной сборке других полипептидсодержа-щих структур in vivo, но не входят в состав собираемых структур и не участвуют в реализации их нормальных физиологических функций. [43]
Этот метод позволяет оценить вклад каждой из трех известных в настоящее время конформации ( сс-спираль, ( 3-структура и статистический клубок) в пространственную структуру белка. [44]
В этом разделе мы остановимся на конформациях соединений, которые представляют интерес для физики и химии пептидов, при этом обратим внимание на закономерности, важные для понимания пространственной структуры белков. [45]
Страницы: 1 2 3 4