Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
результаты говорят о том, что данный активный центр может сформироваться
при укладке пептидной цепи с различной последовательностью. Значительные
различия в аминокислотной последовательности у сериновых протеиназ
бактерий и млекопитающих свидетельствуют о том, что эти две группы
организмов произошли от разных предков, однако последовательность
аминокислот у сериновой протеиназы В. sorangi-um, по-видимому,
гомологична таковой для сериновых протеиназ млекопитающих ([1798], с.
86). Дайхофф и Экк ([1017], с. 12) подчеркивают, что цитохром с гремучей
змеи претерпел множество изменений с тех пор, как отошел от родоначальной
линии, и в то же время некоторые мутации у этого фермента
750
Глава 10
обнаруживают удивительное сходство с мутациями у соответствующих
ферментов приматов. Следовательно, интерпретация данных по гомологичности
аминокислотных последовательностей у различных ферментов требует
осторожности.
ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА
Под этим термином понимают характер укладки линейной полипептидной цепи с
образованием более стабильной спиральной структуры, соседние витки
которой удерживаются в надлежащем положении водородными связями,
образующимися между остатками аминокислот. Были высказаны предположения о
существовании нескольких типов спиралей, и все они действительно были
обнаружены у разных ферментов; например, в молекуле карбонат-дегидратазы
имеются спиральные участки разных типов [2816]. Но наиболее стабильной и
наиболее широко распространенной является а-спираль, предложенная
Полингом и Кори [3628] в 1951 г. в результате исследований на моделях;
эта спираль содержит 3,6 остатка аминокислот на один виток и закручена
вправо.
Позднее было показано, что а-спираль является основой структуры таких
фибриллярных белков, как кератин, а когда была установлена трехмерная
структура первых двух глобулярных белков, гемоглобина и миоглобина [2408,
3652], то выяснилось, что в структуре молекул этих белков имеются
протяженные а-спиральные участки, соединенные неопирализован-ными
участками; в связи с этим было сделано предположение* что "-спираль может
играть доминирующую роль также и в формировании структуры ферментов. В
настоящее время, однако, установлено, что наличие а-спирали в структуре
ферментов не является общим правилом; а-химотрипсин, например* содержит
короткий спиралеподобный участок, состоящий из. трех витков, только на С-
конце молекулы. В молекулах других ферментов, например субтилизина [74] и
карбоксипептидазы А [2841], имеются несколько спиральных сегментов (не
всегда a-типа), локализованных в различных участках полипептидной цепи.
Однако даже у этих ферментов по крайней мере 2/3 полипептидной цепи имеют
неспиральную конфигурацию. Таким образом, гемоглобиновый тип структуры
нетипичен для ферментов.
а-Спираль формируется благодаря образованию водородных связей между NH- и
СО-группами, участвующими в образовании пептидных связей, а не между
боковыми группами аминокислот, поэтому она сохраняет свою форму
независимо ог последовательности аминокислот в цепи, в отличие от третич-
Структура ферментов
751
яой структуры, определяющей общую форму молекулы фермента. Спираль
является периодической структурой; в то же время •большая часть белковой
цепи фермента не спирализована, а уложена нерегулярным образом, что
определяется последовательностью боковых групп аминокислот. Тем не менее
формирование пространственной структуры происходит не случайным •образом,
она точно воспроизводится во всех молекулах данного фермента.
Полинг и Кори [3629] высказали предположение о существовании еще одного
типа структуры - p-слоя, которая также формируется благодаря водородным
связям между NH- и СО-группами пептидной цепи, но при этом водородные
связи •образуются между удаленными участками цепи, расположенными бок о
бок в пространстве. Хотя логически эта структура может рассматриваться
как третичная, так как она связана с укладкой главной цепи при
формировании глобулярной молекулы, ее часто рассматривают как вторичную
структуру, поскольку ее периодичность не связана с последовательностью
аминокислот.
Из имеющихся в настоящее время данных вытекает, что p-слой (называемый
также складчатым слоем) может играть роль ядра в молекулах некоторых ¦
ферментов, образуя "опорную" структуру. Поскольку эта структура сближает
удаленные участки полипептидной цепи, можно полагать, что она играет
существенную роль в определении общей формы молекулы, в то время как
аминокислотная последовательность определяет характер укладки
полипептидной цепи, так как ]3-структу-ра фиксирует только расстояние
между соседними участками цепи, но не их взаимное пространственное
расположение.
Соседние участки цепи в p-слое могут иметь либо одинаковое, либо
противоположное направление (параллельны или ан-типараллельны); на рис.
10.8 приведен пример полипептидной цепи, у которой пять участков
направлены слева направо и три - справа налево. Если бы полипептидная
