Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
101
ми — карбонильными группами соседних пептидных связей. Такие взаимодействия существенно зависят от взаимной ориентации карбонильных групп в пространственной структуре, а значит, от конформации соответствующих участков полипептидной цепи белка.
__ *
Так, набору углов <р и свойственному тому или иному типу вторичной структуры белка, отвечает характерный спектр кругового дихроизма. В наблюдаемых спектрах реальных белков вклады отдельных типов вторичной структуры, суммируются. Сопоставление спектров кругового дихроизма для ряда белков, имеющих, по данным рентгеноструктурного анализа, существенно разное содержание (^-спиралей, 0-структурных элементов, /3-изгибов, участков с нерегулярной структурой, позволяет найти базисные спектры, свойственные этим видам вторичной структуры. Спектр кругового дихроизма изучаемого белка может быть представлен как сумма базисных спектров. Вклад каждого из них пропорционален содержанию соответствующего типа вторичной структуры в данном белке.
Такой способ обычно дает результаты, неплохо согласующиеся с данными рентгеноструктурного анализа. Как правило, легче предсказывается содержание о-спиралей, обладающих более выраженными особенностями спектра кругового дихроизма, несколько сложнее содержание /^-структурных элементов и /2-изгибов. Однако главное достоинство метода — не в определении абсолютного содержания отдельных типов вторичной структуры. Он особенно ценен для наблюдения за тем, как изменения условий сказываются на вторичной, а значит, и на третичной структуре белка. Метод незаменим при исследовании денатурации белков, характеристике белковых фрагментов и фибриллярных белков.
ГЛАВА 6
ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА
Третичной структурой называют распределение в пространстве всех атомов белковой молекулы. При этом не учитывают взаимодействия этой глобулы с соседними глобулами или субъединицами. Часто понятие третичной структуры сужают, концентрируя внимание на наиболее устойчивом ее элементе — свойственном данному белку способе укладки полипептидной цепи в пространстве. Характерно, что для больших групп эволюционно родственных белков, подчас очень значительно отличающихся по первичной структуре и, значит, по распределению всех атомов в пространстве, способ укладки полипептидной цепи остается в главных чертах неизменным. Это показывает, что допускаемое
102
упрощение оправдано, так как оно отражает существенные черты третичной структуры. .
Известное сходство приведенного определения третичной структуры с понятием вторичной структуры лишь внешнее, поскольку вторичная структура,.характеризует относительно небольшой участок белка и определяется локальными нековалентными взаимодействиями, тогда как третичная структура зависит от всей суммы взаимодействий — ковалентных и нековалентных — в белковой глобуле.
Третичная структура — основа функциональности белка, которая требует точной пространственной организации больших ансамблей, построенных из множества аминокислотных остатков и их боковых групп. Такие ансамбли формируют активные центры ферментов, зоны связывания других биологических молекул, эффекторные центры белков и т.д., поэтому нарушение третичной структуры белка (денатурация) неизменно приводит к утрате им способности функционировать.
• , ¦ - • . 1 ¦. • * . - 1
н л
6.1. СТАБИЛЬНОСТЬ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
' • , .V > ' . ¦ ¦' V
I
' ч * ¦ . f ' .* ‘ . I л V !• .
Стабильность третичной структуры зависит от системы нековог лентных взаимодействий внутри белковой глобулы. Некоторые, белки дополнительно стабилизируются ковалентными — дисульфцднЧлми г— связями; однако немало белков, в том числе достаточно стабильных, вовсе их лишены.
Среди нековалентных взаимодействий, реализующихся при образовании пространственной структуры белка, наибольшую ^точность в фиксировании межатомных расстояний и углов обеспечивают водородные двязи. Им, как известно, принадлежит решающая роль В формировании вторичной структуры, в особенности периодических ее элементов: о-спиралей и /3-структур. В дополнение к этому водородные связи соединяют между собой и с главной цепью множество функциональных, групп боковых цепей аминокислотных остатков, например
? ? н
_ , I .. I \ ,
Чж2нСбН4-(т • • • &=с-сн2сн2—ch2-co-n-h • • • о-сн2-.
, - * ,*»! ;.J Ь ? ^
Тирозин Глутаминовая t Аспарагин Серин
кислота
Я
I* .
1 “ОН2-СН2-СН2-СН2--М * * * 0=с—СНг-СН2—
1
н nh2
Лизин Глутамин
