Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
He - Val-Glu-Gly - Leu-Met-Thr-Thr-Val - His - Ala-Val - Thr-Ala - Thr -
Cln-Lys -Thr-Val - Asp-Gly-Pro-Ser - Ala-Lys-Asp-Trp-Arg-Gly-Gly - Arg-
Gly-Ala -Ala-Gin-Asn-He - lie - Pro-Ser -Ser -Thr-Gly-Ala- Ala - Lys-Ala-
Val-Gly-Lys-Val -He - Pro - Glu-Leu-Asp-Gly-Lys - Leu -Thr- Gly-Met-Ala -
Phe-Arg-Val - Pro -Thr-Pro -Asp-Val-Ser - Val-Val-Asp-Leu-Thr-Val-Arg-
Leu-Gly-Lys-Glu-Cys-Ser-Tyr-Asp-Asp-Ile - Lys - Ala - Ala - Met-Lys -Thr
- Ala-Ser - Glu-Gly- Pro-Leu-Gln-Gly- Phe-Leu -Gly -Tyr-Thr-Glu-Asp-Asp-
Val -Val - Ser - Ser - Asp-Phe -He - Gly-Asp-Asn- Arg-Ser -Ser-He -Phe-
Asp-Ala-Lys-Ala-Gly-lie - Gln-Leu-Ser - Lys-Thr-Phe-Val - Lys-Val -Val-
Ser-Trp-Tyr-Asp-Asn-Glu-Phe-Gly-Tyr-Ser-Gln-Arg-Val-Ile- Asp-Leu-Leu-Lys-
His-Met-Gin-Lys-Val-Asp-Ser-Ala
Рис. 10.6. Аминокислотная последовательность глицеральдегидфосфатдегидро-
геназы омара (КФ 1.2.1.12).
744
Глава 10
щего участка. При (Сравнении рис. 10.5 и 10.10 видно, как трудно
представить особенности структуры фермента на одном рисунке.
Более того, связь между первичной структурой фермента и его
каталитической активностью настолько косвенна, что при современном уровне
наших знаний невозможно предсказать каталитические свойства исходя из
последовательности аминокислот или предугадать, какая аминокислотная
последовательность требуется для осуществления катализа данной химической
реакции. Даже если бы можно было "сконструировать" трехмерный активный
центр, который будет специфически присоединять молекулу субстрата и
осуществлять определенную реакцию, необходимо (а) предсказать
последовательность нескольких сотен аминокислот с функциональными
группами, расположенными таким образом," чтобы цепь спонтанно свернулась
и образовала структуру требуемой формы (задача, невозможная на
сегодняшний день), и (б) включить в последовательность химические группы,
реагирующие с молекулой субстрата таким путем, который соответствовал бы
их взаимному расположению в активном центре. Аминокислотная
последовательность'содержит всю информацию, необходимую для формирования
трехмерной структуры молекулы фермента. Знание аминокислотной
последовательности в рибонуклеазе А позволило чисто химическим путем
синтезировать белок с такой же последовательностью (для этого пришлось
провести несколько тысяч химических реакций); было установлено, что
молекула этого белка спонтанно укладывается таким образом, что образуется
фермент, обладающий каталитической активностью, неотличимый от активности
природного фермента [1724].
Часто задают вопрос: для чего нужна такая большая и сложная структура,
какой является молекула фермента, когда собственно каталитическая часть
(активный центр) относительно мала? Ответить на этот вопрос следует, по-
видимому, так: эта структура необходима для того, чтобы сформировать
активный центр и удерживать в пространстве образующие его составные части
в правильной относительной ориентации.
Однако последовательность всех аминокислот в молекуле данного фермента
(не участвующая в формировании активного центра) не обязательно должна
быть абсолютно инвариантна. Замена одного аминокислотного остатка на
другой в самом активном центре обычно действительно приводит к потере
каталитической активности, но такая замена в других участках молекулы
может не сказаться на характере укладки полипептидной цепи и,
следовательно, на активности. Даже несколько замещений в разных участках
цепи могут привести к возникновению такой модифицированной формы
фермента, которая все же обладает каталитической активностью.
Структура ферментов
745
Такие замены имеют важные биологические последствия. Они происходят ,в
естественных условиях в результате точечных мутаций в соответствующих
генах - спонтанные замещения одного нуклеотида на другой в ДНК, которая
определяет структуру данного фермента, становятся причиной замены одного
остатка аминокислоты на другой в соответствующем месте полипептидной цепи
(ом. гл. 11). Сравнительное исследование аминокислотной
последовательности определенных ферментов, выделенных из организмов
различных видов, показало, что, хотя генетическая информация о полной
последовательности аминокислот молекул ферментов передавалась потомству
на протяжении длительных периодов времени с замечательной точностью,
иногда такие мутации все же возникали. Таким образом, свойства данного
фермента у разных видов могут слегка варьировать.
Изучение видовых различий аминокислотных последовательностей молекул
ферментов в последнее время открыло целую новую область исследований.
Обнаружилось, что последовательность аминокислот данного фермента очень
редко бывает совершенно одинаковой у каких-либо двух видов организмов,
хотя различия могут заключаться в замещении лишь одной аминокислоты в том
или другом участке молекулы. Как и можно было ожидать, последовательности
аминокислот для данного фермента у двух близкородственных видов
различаются весьма незначительно, в то время как аминокислотные
