Жизнь микробов в экстремальных условиях - Кашнер Д.
Скачать (прямая ссылка):
нокислот, увеличивающими стабильность вторичной структуры, а также, что, вероятно, еще более существенно, других критических участков молекулы. Хотя в аминокислотном составе этих ферментов имеются небольшие различия, в настоящее время невозможно сделать каких-либо окончательных выводов относительно их связи с термостабильностью. Однагсо когда будут получены данные о трехмерной структуре ферментов, можно будет направить совместные усилия иа идентификацию тех аминокислотных остатков, которые сообщают ферменту термостабильность.
Б. ФЕРРЕДОКСИН
1. Введение
Ферредоксины относятся к железосодержащим белкам, способным переносить электроны при очень низких окислительно-восстановительных потенциалах. Они имеют небольшие молекулярные веса, сравнимые по величине с молекулярными весами полипептидов (таких, как инсулин), а не белков. Цоэтому у фер-редоксинов легко можно определить аминокислотные последовательности и на их основе оценить филогенетические связи между ферредоксинами, полученными из широкого набора источников. За последние годы ферредоксины были обнаружены во всех живых организмах от облигатно-анаэробных бактерий, осуществляющих брожение, до высших растений и животных, и к настоящему времени установлена аминокислотная последовательность приблизительно 18 ферредоксинов, выделенных из бактерий, водорослей и растений.
С помощью модифицированной схемы очистки, разработанной для мезофильного ферредоксина (Buchanan et al., 1963), из термофилов С. tartarivorum и С. thermosaccharolyticum был получен в очищенном виде термостабильный ферредоксин (Deva-nathan et al., 1969). Стабильный ферредоксин был также выделен и очищен из В. stearothermophilus (Mullinger et al., 1975).
2. Термостабильность
Девенатен и др. (Devanathan et al., 1969) инкубировали фер-редоксииы из С. tartarivorum и С. thermosaccharolylicum при концентрации белка 2,5 мг-мл~1 и температуре 70°С в ОД М растворе фосфата калия, pH 7,4. Через 1 ч у ферредоксина из С. tartarivorum было обнаружено около 85% исходной активности, а у ферредоксина из С. thermosaccharolyticum— более 90%. При тех же экспериментальных условиях ферредоксины из мезофилов С. acidi-urici и С. pasteurianum сохранили соответствен-
но 50 и 30% своей первоначальной активности. У трех из указанных ферредоксинов в ходе их инкубации при 70°С наблюдалось снижение оптической плотности (А39о). Это свидетельствует о том, что тепловая инактивация фермента может быть связана не с необратимой денатурацией белка, а просто с утратой молекулами фермента атомов железа и сульфид-ионов; скорость уменьшения оптической плотности для ферредоксина из С. taria-rivorum была ниже, чем для его аналогов из мезофилов. Следовательно, все ферредоксины, по-видимому, довольно термоста-бильны, а различия между ними обусловлены неодинаковым сродством к атомам железа и сульфид-ионам.
3. Физико-химические свойства
Результаты почти всех сравнительных исследований ферредоксинов, описанных в цитированной выше работе (Devanathan et al., 1969), такие, как молекулярный вес (6 000), содержание железа (8 молей), неорганического сульфида (8 молей) и цистеина (8 молей), а также спектры поглощения, свидетельствуют об очень близком сходстве ферредоксинов из термофильных и мезофильных организмов. Ферредоксины клостридиев представляют собой кислые полипептиды, состоящие из 55 аминокислотных остатков (табл. 6.6). Для мезофильных ферредоксинов описано большое число вариантов (Lovenberg et al., 1963); термофильные ферредоксины в общем сходны с мезофильными, но отличаются от них тем, что содержат два остатка гистидина и большее число остатков основных и кислых аминокислот. Ферре-доксин из В. stearothermophilus обнаруживает значительные отличия от ферредоксинов С. tartarivorum и С. thermosaccharolyti-си.т (Mullinger et al., 1975). Вместо двух групп 4Fe —4S, содержащихся в ферредоксинах клостридиев, ферредоксин из В. stearothermophilus имеет лишь одну такую группу. Ферредоксин из аэробного термофила, молекулярный вес которого равен 7900, содержит 67 аминокислотных остатков, но не включает ни гистидина, ни аргинина. К сожалению, ничего не известно о его термостабильности.
Изучение оптического вращения ферредоксинов клостридиев (Devanathan et al., 1969) показало, что они почти лишены вторичной структуры, т. е. в их молекулах нет участков с хорошо выраженной а-спиральной конфигурацией или (3-структурой, что согласуется с данными о трехмерной структуре ферредоксина из M/aerogenes (Adman et al., 1973).
Определена аминокислотная последовательность ферредоксинов из С. tartarivorum и С. thermosaccharolyticum (Tanaka et al., 1971; Tanaka et al., 1973). В табл. 6.6 представлены сравнительные данные о первичной структуре ферредоксинов термо-
Таблица 6.6
Аминокислотные последовательности двух мезофильных и двух термофильных ферредоксинов
1 2 3 4 5 6 7 8 9. 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
