А-цепи

Cтраница 4

Некоторые аномальные гемоглобины связаны с заболеванием метгемоглобинемией. Fe ( II) в таких гемоглобинах окислено до Fe ( III), в силу чего эти белки уже не могут функционировать как переносчики кислорода. В связи с этим особенную важность представляют мутации, касающиеся His-87 а-цепи или His-92 р-цепи, являющихся лигандами железа тема. В Hbiwate His-87 в а-цепи замещен на Туг, а в НЬнуаерагк Туг замещает His-92 в р-цепи. В обоих случаях фенольный гидроксил тирозина, по-видимому, образует электростатическую связь с Fe3, стабилизируя тем самым это валентное состояние. [46]

Неполярные заместители тема находятся внутри клубка полипептидной цепи в окружении неполярных аминокислотных остатков, а карбоксильные группы - у поверхности и, таким образом, взаимодействуют с водой. Гем удерживается в кармане полипептидной цепи ( F 8) координационной связью между железом тема и азотом имидазола ближайшего гистидина ( 87а и 92 ( 3), так называемого проксимального гистидина. Кроме того, группа тема удерживается за счет неполярных взаимодействий с полипептидной цепью. Между темам и полипептидной целью имеется около 60 контактов, причем все они, за исключением одного в а-цепи я двух в р-цепи, являются неполярными. [47]

Интересно упомянуть о ситуации, когда самосборка белковых единиц в подобную структуру оказывается опасной для жизни. Таким случаем является известная наследственная болезнь - серповидно клеточная анемия, встречающаяся примерно в одном случае на 10000 человек. Гемоглобин в здоровой клетке существует в виде тетрамеров, состоящих из двух идентичных а-цепей и двух идентичных 0-цецей. У больных серповиднокле-точной анемией гемоглобин ( называемый гемоглобином S в отличие от обычного гемоглобина А) отличается от нормального гемоглобина единственным аминокислотным остатком: а-цепи этих двух гемоглобинов одинаковы, а в ( 3-цепи в гемоглобине S нормальный шестой ( начиная с JV-конца) аминокислотный остаток - глютаминовая кислота - замещен валином. В отличие от глютаминовой кислоты, в которой имеется кислая R - группа Я - группа валика является нейтральной. В настоящее время считается, что валин 06Val, находящийся на периферии тетрамера гемоглобина, являясь гидрофобным, склеивается с гидрофобным фенилаланином 085Рпе или гидрофобным лейцином 088 Leu цепи соседнего тетрамера гемоглобина, также находящимися на периферии тетрамера. [48]

Как показано на фиг. В одном случае удается даже идентифицировать исходный пептид. Были идентифицированы все возможные дипептиды, в том числе и соединения, содержащие Асп, которые образовывались при расщеплении лишь в небольшом количестве. А-цепи инсулина, полученные на разных стадиях рассмотренных ранее превращений. После десульфирования, как видно из сравнения фиг. Во всех этих случаях образуются соединения сх Ала. Аналогичным образом после триметилсилилирования находят на фиг. Эти пики соответствуют пептидам А-цепи, содержащим Сер и Тре, причем последние элюируются при относительно высоких температурах удерживания. После силилиро-вания пики выходят при более высоких температурах элюирования. [49]

В дезоксигемоглобине ароматические боковые радикалы Туг-140 и Туг-145 ( в а - и р-цепях соответственно) погружены в гидрофобные карманы. Когда в результате связывания кислорода атом Fe ( II) смещается в плоскость порфиринового кольца, боковой радикал предпоследнего тирозино-вого остатка той же субъединицы смещается из кармана и становится доступным для растворителя. В дезоксигемоглобине имеет место электростатическое связывание двух а-цепей, включающее МН3 - группу Val-1 одной цепи и карбоксильную группу Arg-141 другой. Имеется также электростатическое взаимодействие между а - и р-цепями. Lys-40 а-цепи сближена с карбоксильной группой His-146 р-цепи. Как только происходит связывание молекулы кислорода одной из субъединиц, нарушается электростатическое взаимодействие между цепями. В соответствии с законами термодинамики соседние субъединицы вынуждены принять конформации оксигенированной формы. В связи с этим становится очевидной причина кооперативного характера связывания гемоглобином кислорода. [50]

Генетически обусловленное нарушение синтеза одной из нормальных цепей гемоглобина приводит к талассемии. Если угнетается синтез р-цепей, развивается р-талассемия, а-цепей - а-талассе-мия. При р-талассемии наряду с НЬА в крови появляется до 15 % НЬА2 и резко повышается содержание HbF. Болезнь характеризуется поражением печени, селезенки, разрушением костного мозга, деформацией черепа, тяжелой гемолитической анемией. Талассемия несовместима с жизнью, так как а-цепи входят в состав всех гемо-глобинов. [51]

При смешивании гемоглобина плода HbF с меченым НЬА при рН4 и последующей нейтрализации раствора образуется гемоглобин плода с меткой в а-цепи. Очевидно, а-цепи, содержащиеся в НЬА и в HbF, идентичны. Индивидуумы, гомозиготные по гену HbS, должны иметь нормальный HbF. Вместе с тем у индивидуумов, гемоглобин которых имеет аномалии в а-цепях, можно ожидать аномалий в гемоглобине плода. Последовательности аминокислот в у - и р-цепях более сходны друг с другом, чем с последовательностью в а-цепи. [52]

Этот процесс обратим, и при возвращении к нейтральным значениям рН первоначальная структура молекулы восстанавливается. Если в кислом растворе смешать радиоактивный НЬА с неактивным HbS и довести рН раствора до нейтрального, то оказывается, что образуется HbS, который имеет радиоактивный лейцин в N-концевом пептиде а-цепи, тогда как концевой пептид его р-цепи меченого лейцина не содержит. Следовательно, а - цепь полученного таким образом HbS должна была прийти от НЬА. На основании этого можно заключить, что гемоглобин серповидных эритроцитов отличается от нормального последовательностью аминокислот в р-цепи. Аналогично, если смешивать HbS с НЬА в условиях, когда происходит диссоциация, то полученный после ренатурации НЬА имеет метку лишь в а-цепи; это опять-таки указывает на то, что различия этих двух гемоглобинов связа::: с Р - цепями. Этот результат подтверждают работы по изучению последовательностей аминокислот, на которые мы уже ссылались. Содержащийся в HbS пептид, имеющий аномальную последовательность аминокислот, оказался N-концевым пептидом р-цепи, в чем можно убедиться, сравнив их аминокислотные последовательности. На ранних стадиях исследования шестой от N-конца аминокислотный остаток р-цепи не был известен, и поэтому установить указанное тождество было невозможно. [53]

Фрагмент полипептидной цепи в форме а-спирали. [54]

Первичная структура белков определяется их составом и может быть описана последовательностью ос-аминокислотных остатков в полипептидных цепях. Эта последовательность определяет строение белка. Для установления первичной структуры используются разнообразные методы деструкции, которые были уже рассмотрены в разделе, посвященном пептидам. Однако исследование первичной структуры белков вследствие наличия более длинных цепей является гораздо более сложным делом и связано с большими затратами времени, чем у пептидов. К примеру, миоглобин содержит одну полипептидную цепь, состоящую из 153 аминокислотных остатков, а глобин имеет четыре полииептидные цепи, две пары которых построены аналогично и содержат соответственно 141 ( а-цепи) и 146 ( р-цепи) аминокислотных остатков. В одной из патологических форм гемоглобина, возникающей при серповидной анемии и наблюдаемой прежде всего у африканцев, только один единственный аминокислотный остаток глутамина в р-цепи нормального глобина замещен на остаток валина. [55]

Возникает еще один вопрос. С какого конца начинается рост полипептидной цепи-с N - или С-конца. Ответ был получен в результате экспериментов с использованием изотопной метки. Ретикуло-циты, т.е. незрелые красные кровяные клетки, которые активно синтезируют гемоглобин, инкубировали с радиоактивным лейцином. Эта аминокислота была выбрана потому, что она часто встречается как в а -, так и в р-цепях глобина. Через различные промежутки времени после добавления радиоактивного лейцина из ретикулоцитов выделяли синтезированные а-цепи и определяли распределение в них радиоактивности. [56]

Идеальным объектом для изучения регуляции на уровне трансляции являются ретикулоциты млекопитающих или бесклеточные системы, приготовленные из них. Здесь отсутствует клеточное ядро и не примешиваются никакие влияния транскрипции. Кроме того, в таких системах синтезируется главным образом один белок - гемоглобин. Для его образования требуются эквимолярные количества а-и р-цепей глобина. Две соответствующие мРНК присутствуют в цитоплазме или в экстракте и эффективно транслируются рибосомами. Чтобы скомпенсировать это и продуцировать эквимолярные количества а - и Р - цепей, клетка содержит соответственно большее количество мРНК для а-цепи, чем мРНК для р-цепи. [57]

Страницы: 1 2 3 4