Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
РНК-азы (Set-low R., Doyle В., 1957)
ных (инактивированных)
4. Миграция энергии в белках
253
та, не выявил разрушения иных остатков аминокислот белка (в том числе и
тирозинового остатка), кроме трип-тофанового и цистинового.
В заключение следует отметить, что некоторые белки, такие как инсулин,
рибонуклеаза, отдельные фракции гистонов, вообще не содержат остатков
триптофана. Они инактивируются ультрафиолетовым светом с низкой
эффективностью благодаря фотодеструкции тирозиновых и цистиновых остатков
(рис. 49).
4. МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ В БЕЛКАХ
Белки содержат тесно сближенные и флуоресцирующие центры с известным
перекрытием спектров - остатки ароматических аминокислот триптофана,
тирозина и фенилаланина. Поэтому теоретически между ними возможна
внутримолекулярая миграция энергии по индуктивно-резонансному механизму.
Из расположения энергетических уровней вытекает, что миграция энергии
может происходить в направлении фенилаланинтирозин -> триптофан
ионизированный по фенильному гидроксилу тирозин.
Действительно, многочисленные экспериментальные факты подтверждают этот
теоретический прогноз. Наибольшее количество работ посвящено изучению
миграции энергии от тирозина к триптофану. В опытах на модельных
соединениях (ди- и олигопептидах, содержащих тирозин и триптофан) в
спектрах возбуждения триптофановой флуоресценции выявлен вклад
тирозинового поглощения - сенсибилизированная флуоресценция. Наибольшая
эффективность миграции энергии отмечалась для тех соединений, в которых
тирозин и триптофан непосредственно соединены между собой пептидной
связью. Разделение тирозина и триптофана алифатическими аминокислотами в
полипептиде, т. е. увеличение расстояния между ними, снижало
эффективность миграции энергии. С помощью метода спектров возбуждения
выявлен также тирозин-триптофановый перенос энергии и в белках. Так, по
данным Кронмана и Холмса, эффективность миграции энергии у пепсина
составляет 80, у карбоксипептидазы - 81, у трипсиногена - 91,
254 Глава XIII. Действие УФ-света на белки
у альдолазы - 34, у овальбумина - 27%. В ряде случаев экспериментально
определенные значения эффективности миграции энергии хорошо коррелируют с
расчетными, вычисленными по формуле Ферстера с использованием величины
расстояния между хромофорами (данные рентгеноструктурного анализа).
Например, три из четырех остатков тирозина в молочном альбумине
(О
находятся на расстоянии лишь 4-7 А от ближайших триптофанилов, и только
для четвертого это расстояние
(О
составляет 12 А. У другого белка - карбоксипептидазы А - из 19 остатков
тирозина 15 удалены от триптофани-
О)
лов на расстояние менее 15 А. Для обоих белков отмечается
удовлетворительное совпадение теоретических и экспериментальных величин
эффективности миграции энергии.
Данные, полученные методом спектров действия, подтверждаются и
поляризационными измерениями: в области поглощения тирозина происходит
деполяризация триптофановой флуоресценции. При этом форма
поляризационного спектра флуоресценции сывороточного альбумина человека
свидетельствует о том, что из каждых семи квантов, высвечиваемых
триптофаном, три кванта возникают в результате миграции энергии от
тирозиновых остатков.
В отличие от тирозин-триптофановой тирозин-тиро-зиновая и триптофан-
триптофановая миграции энергии в белках выявляются только с помощью
поляризационных измерений. Вебер зарегистрировал значительную по
сравнению с флуоресценцией тирозина в растворе деполяризацию
флуоресценции тирозинсодержащих белков инсулина, рибонуклеазы и зеина.
Явление деполяризации флуоресценции характерно и для поли-/-тирозина.
Более сложная картина наблюдается в случае трипто-фан-триптофановой
миграции энергии. Поскольку длинноволновая полоса поглощения триптофана
сформирована двумя по-разному ориентированными осцилляторами- *L0 и lLь,
эффект деполяризации может быть вызван не только миграцией энергии, но и
изменением взаимоориентации и вклада различных осцилляторов в поглощение,
обусловленным включением триптофана в
4. Миграция энергии в белках
255
состав белка. Однако сохранение эффекта деполяризации при возбуждении
флуоресценции светом с длиной волны 296-302 нм в области, где поглощает
только осциллятор 'La, указывает на протекание эффективной
межтриптофановой миграции энергии. Этот вывод подтверждается и опытами, в
которых время жизни флуоресценции триптофанилов искусственно занижено.
Напомним, что эффективность миграции энергии существенно падает при
уменьшении времени жизни флуоресценции донора энергии. В связи с этим
показательны три серии опытов.
1. При повышении температуры от 20 до 30° С интенсивность, а
следовательно, и время жизни флуоресценции кератина шерсти и фиброина
шелка уменьшается, а степень ее поляризации возрастает с 5 до 10%. При
последующем снижении температуры степень поляризации снова снижается до
5%.
2. При добавлении флуоресцеина к казеину наблюдается 20-кратное изменение
интенсивности его трипто-фановой флуоресценции вследствие миграции
