Современная генетика. Том 2 - Айала Ф.
ISBN 5-03-000495-5
Скачать (прямая ссылка):
область белка, в то время как полярные (гидрофильные) группы стремятся
быть экспонированными на поверхности белковой глобулы. Пространственная
структура белка стабилизируется за счет химических взаимодействий, в том
числе гидрофобных контактов, водородных связей и дисульфидных мостиков (-
S-S-). Последние, как правило, образуются, когда в процессе укладки цепи
боковые группы остатков цистеина оказываются достаточно сближенными (рис.
10.19).
Образование характерной трехмерной конфигурации данного полипептида
является спонтанным процессом. При разрушении стабилизирующих структуру
водородных связей и дисульфидных мостиков проис-
10. Генетические функции
27
кислотная последовательность лизоцима - фермента,
содержащегося в курином яичном белке. Цветом выделены аминокислотные
остатки, входящие в состав активного центра. Обратите внимание на
расположение
дисульфидных связей.
Б. Диаграмма, отражающая пространственное строение лизоцима. Показаны
только а-атомы поли-пептидного остова фермента. (По Stryer L. 1975.
Biochemistry, Freeman W. H., San Francisco.)
ходит денатурация белка. Однако при соответствующих химических условиях
может иметь место также спонтанная ренатурация с восстановлением исходной
пространственной конфигурации (рис. 10.20).
Функциональные особенности белков, например устройство активного центра
фермента, задаются пространственной структурой молекулы, которая в свою
очередь определяется первичной структурой полипептидной цепи. Одни
генетические мутации могут блокировать синтез все-
28
Экспрессия генетического материала
Развернутый денатурированный белок
Неактивный неправильно свернутый белок
Активный белок
Развертывание (денатурация) в присутствии 8М мочевины и
восстанавливающего агента меркаптоэтанола
S-S-связь
Рис. 10.20. Некоторые денатурированные белки способны при восстановлении
соответствующего
химического окружения спонтанно принимать исходную нативную конформацию.
(По Watson J.D. 1976. Molecular Biology of the Gene, 3rd ed., W.
A. Benjamin, Menlo Park, Calif.)
Свертывание (ренатурация) в присутствии кислорода и в отсутствие мочевины
и меркаптоэтанола
Активный белок
го полипептида или некоторой его части. Воздействие других мутаций на
организм связано с аминокислотными заменами в полипептидной цепи,
кодируемой данным мутантным геном (рис. 10.12). Аминокислотные замены
могут, в частности, затрагивать и функционально важные аминокислотные
остатки, а также вызывать заметные искажения пространственной структуры.
В зависимости от того, насколько сильно эти искажения сказываются на
структуре функционально важных участков, может наблюдаться снижение и
даже полное исчезновение ферментативной или какой-либо иной
функциональной активности белка. Мутации, чувствительные к температуре,
могут быть связаны с аминокислотными заменами на участке, существенном
для стабилизации вторичной и третичной структуры данного белка.
Нормальная конфигурация, присущая при пермиссивной температуре мутантным
полипептидам этого типа, при переходе в область рестриктивных температур
может подвергнуться существенным искажениям.
Функциональные белки далеко не всегда синтезируются в активной форме.
Так, многие гидролитические (пищеварительные) ферменты синтезируются в
форме неактивных предшественников, которые называют зимогенами. Активация
зимогенов происходит посредством сайт-специ-фического ограниченного
протеолиза, сопровождающегося отщеплением определенного фрагмента
аминокислотной последовательности. В качестве одного из примеров можно
назвать также полипептидный
10. Генетические функции
29
Рис. 10.21. А. Аминокислотная последовательность свиного проинсулина.
Активный инсулин состоит из двух полипептидных цепей, соединенных
дисульфидными связями.
В структуре проинсулина обе цепи объединены в одну через связующий
дополнительный полипептидный участок, выще-пляемый при действии
протеиназ. (По Chance
В. et al. 1968. Science, 161, 165.) Б. Пространственная структура
инсулина. Показаны только положения а-углеродных атомов по-липептидного
остова. Атомы A-цепи выделены темным цветом, атомы В-цепи-светлым. (По
Stryer L. 1975. Biochemistry, W. Н. Freeman, San Francisco.)
30
Экспрессия генетического материала
гормон инсулин, который синтезируется в виде неактивного предшественника
(проинсулина) и затем подвергается активации с помощью ограниченного
протеолиза (рис. 10.21).
Внутригенная комплементация
Многие белки представляют собой олигомеры, т. е. состоят из двух или
нескольких идентичных полипептидных цепей, взаимодействующих между собой
с образованием функционально активной четвертичной белковой структуры. В
простейшем случае это -димер (а2), состоящий из двух одинаковых
субъединиц (а). Это обстоятельство может осложнять комплементационный
анализ мутантных структурных генов, кодирующих такие белки. Ранее при
обсуждении опытов по комплементации мы исходили из того, что
комплементация невозможна при наличии в диплоиде двух гетероаллельных
