Биологическая химия. Том 31 - Карасев В.А.
Скачать (прямая ссылка):
0Ч „ Asp 103
;v
0...HN4' \\ 103 102
•Np^ I ,.0...HN-C=0...
/ЧУЧ/ кго)
он • • • м.» I
••.V Аг9 87 5-Phosphate Ч(. z._Ribose
Авторы отмечают, что такая связь с гуанидиновой группировкой арг 87 может быть важным фактором в стабилизации белковых структур. Отметим, что данная система имеет связь с
103 102
HN—С=0-группой a-спирального участка, а N—C = N-rpynnbi аргинина полностью реализуют свои возможные водородные связи.
Карбоангидраза В. Этот фермент относится к числу Zn-co-держащих металлоферментов [48]. Атом цинка, располагаясь в активном центре, является лигандом, с которым связан целый ряд ССИВС:
Н
Правая система, ветвящаяся на глю 117, имеет связь с
106 105 209 208
HN—С=0-группами а-спиралей (HN—С=0, HN—С=0), уходящих в структуру белка. Учитывая ориентацию HN—С=0-групп, при расстановке протонов в таких системах возникает определенное направление (мы отметили его стрелками), которое сохраняется и по другую сторону от лиганда. Напомним, что и в цитохроме с также можно проследить направление ССИВС. Авторы отмечают, что «пока неизвестно, имеет ли эта система какое-либо функциональное значение или она образована для структурной стабилизации». Ряд ССИВС с атомом Zn в качестве лиганда обнаружены также в активном центре термолизина [29], где найдено «необычно большое число заряд-зарядных взаимодействий», а также в активном центре карбок-сипептидазы [66].
В настоящее время довольно подробно изучены структуры фосфолипазы А2 [33],,, лизоцима [25], ряда дегидрогеназ [54, 72], других ферментов [36, 37], также содержащие системы водородных связей остатков аминокислот. С ростом числа изученных. ферментов количество таких систем постоянно возрастает. Детальный их анализ может быть предметом специального рассмотрения, однако выходит за рамки поставленных нами задач.
Уже приведенных примеров, на наш взгляд, достаточно, чтобы сделать следующие выводы:
1. ССИВС реально присутствуют в надмолекулярных биоструктурах и играют важную роль в межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействиях.
2. В структуре белков ССИВС включают в себя как системы пептидных связей, так и связанные с ними в единое целое системы из полярных групп аминокислот. Часто такие системы содержат различные лиганды и включают иногда в себя одиночные молекулы воды.
3. Расположение простых и резонансных групп в ССИВС допускает асимметричную расстановку протонов. Это позволяет сделать заключение, что данные системы могут иметь определенное направление.
Имея информацию о подобных системах, можно, очевидно, без особого труда построить всю надмолекулярную структуру в целом. Зачастую уже данных о системах из HN—С=0-групп бывает достаточно, чтобы восстановить значительную часть структуры, хотя важную роль в формировании надмолекулярной структуры играют и системы из полярных групп аминокислот. ССИВС представляют своего рода каркас, вокруг которого располагаются неполярные части молекул. И хотя важную роль при формировании белковых глобул играют гидрофобные взаимодействия (см. разд. 3.1.1.), для теоретического построения вполне достаточно информации о ССИВС. Это позволяет нам говорить о справедливости сформулиро-
ванного в конце разд. 4.1 положения, что ССИВС могут служить основой построения надмолекулярных биоструктур. Развивая это положение, мы постулируем, что ССИВС должны не прерываясь переходить из одной биоструктуры в другую. Некоторые примеры таких переходов нами были приведены. Иными словами, мы формулируем принцип непрерывности (континуальности) ССИВС при построении надмолекулярных биоструктур: биологические надмолекулярные структуры должны строиться на основе непрерывных ССИВС.
Данный принцип является одним из фундаментальных в нашей концепции. Из него следует: то, что далеко не все полярные аминокислоты, например, находящиеся на поверхности белковых глобул, по данным РСА входят в ССИВС, объясняется тем, что большинство изученных структур является лишь частью интегральных многокомпонентных комплексов и изолированы из своего естественного окружения. В комплексах же они должны формировать такие системы. Пример тому — образование комплекса между цитохромом с 4i цитохром-с-пероксидазой [65], который мы рассматривали в конце разд.
3.2.2. Кроме того, некоторые надмолекулярные структуры, претерпевающие в процессе своего функционирования конформа-ционные переходы, могут реализовать функциональность всех своих групп последовательно, по мере прохождения определенных стадий во время динамических перестроек. Данных
о динамике таких перестроек пока немного. В последующих разделах мы рассмотрим возможный механизм формирования ССИВС в процессе динамических преобразований.
Вторым следствием принципа континуальности ССИВС является то, что биомолекулы, входящие в состав непрерывных ССИВС, могут рассматриваться не просто как химические соединения, а как функциональные модули. Для того, чтобы это показать, необходимо, однако, рассмотреть возможные механизмы переноса энергии, происходящие при участии этих молекул.
