Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
резонансная миграция энергии от ароматических аминокислот к цистину,
поскольку энергетический уровень возбужденного состояния последнего
располагается выше, чем энергетический уровень ароматических аминокислот.
Остаются две возможности:
1) фотопродукты ароматических кислот вступают в химическую реакцию с
соседними цистиновыми остатками;
2) электроны, "выбитые" из триптофана, мигрируют к дисульфидным связям и
восстанавливают их. Действительно, по данным Гроссвейнера, добавление
цистина к индолу приводит к исчезновению фотоиндуцированного спектра
поглощения сольватированных электронов. Регистрируется также переходное
поглощение с максимумом при 420 нм, приписываемое промежуточному продукту
взаимодействия цистина и сольватированного электрона- дисульфидному
аддукту. Это означает, что цистин эффективно захватывает "выбитые" из
индола электройы.
Однако некоторые факты не удается объяснить сенсибилизированным фотолизом
цистина. Показано, например, что квантовый выход образования дисульфидных
аддуктов гораздо ниже квантовых выходов фотолиза цистина и образования
нейтральных радикалов триптофана
266 Глава XIII. Действие УФ-света на белки
в белках, из чего следует, что только небольшая доля "выбитых" из
триптофана электронов "захватывается" цистином и поэтому дисульфидные
аддукты не могут быть главным интермедиатом в реакции фотолиза ди-
сульфидных связей. Найдено и другое объяснение значительному различию
квантовых выходов фотолиза цистина в растворе и белке. Согласно Диксону и
Гранту, в белках протекает не миграция сольватированного электрона к
цистину, а имеет место лишь торможение рекомбинации радикальных продуктов
цистина.
Как и для триптофана, для цистина характерна гетерогенность по
фоточувствительности даже в пределах одной и той же макромолекулы белка.
По данным Ауген-штейна, Дозе, Мак Дарена и Льюза, различные -S-S-группы в
белковой макромолекуле имеют неодинаковые квантовые выходы фотолиза. Так,
в трипсине и рибонуклеазе фоточувствительность некоторых остатков в 5 раз
отличается от усредненной фоточувствительности цистина в белке. Как и в
случае триптофана, разрывы -S-S-связи цистина, входящего в активный
центр, приводят к инактивации белка.
7. ДРУГИЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ БЕЛКА
В литературе дискутируется вопрос о возможности образования сшивок между
различными белковыми макромолекулами. Подобные сшивки могут иметь
значение при плотной упаковке белков в надмолекулярных структурах клетки,
например в мембране.
У белков, в состав которых входит металл, играющий существенную роль в
каталитической активности, к фотоинактивации приводит его "выбивание" из
макромолекулы. Такая ситуация имеет место при УФ-облучении
карбоксипептидазы, теряющей в результате разрушения существенного
триптофанила атом цинка. Наконец, Л. П. Каюшиным было обнаружено, что
свет, поглощаемый триптофаном, может сенсибилизировать разрыв пептидной
связи.
Различные механизмы фотоинактивации белков могут быть суммированы в виде
следующей схемы:
8. Конформация и фотоинактивация белков 267
| hv (280 им)
4
(АН) ароматический I остаток
АН*
¦АН+ + е.
выбивание
металла
А+Н+"
4
Pi
4
Р,
4
Рст > изменение конформации
(сшивка) или разрушение активного центра
4
инактивация
4 hv (254 нм)
-S-связь цистииа
4
радикалы цистина
4
разрыв-S-S-или-С-S-связей
8. РОЛЬ КОНФОРМАЦИОННОГО ФАКТОРА В ФОТОИНАКТИВАЦИИ БЕЛКОВ
Конформационный фактор оказывает существенное влияние на
фоточувствительность белков. Действительно, в многочисленных опытах
показано, что самые различные физические и физико-химические воздействия,
вызывающие структурные перестройки макромолекул, приводят к значительным
изменениям квантовых выходов инактивации.
Ранее уже отмечались различия в фоточувствительности ферментов и
комплексов фермент - субстрат, фермент - гормон, а также температурных А
и В конфор-меров белков. При конформационных перестройках в белках,
индуцированных ионами и малополярными растворителями, также изменяются
квантовые выходы их фотоинактивации.
Зависимость фотоинактивации белков от конформа-ционного фактора (наряду
со своим прямым значением для фотобиологии) позволяет характеризовать
структурное состояние белка по уровню его фоточувствительности не только
в растворе, но и в клетке.
268 Глава XIII. Действие УФ-света на белки
9. ОСОБЕННОСТИ ФОТОИНАКТИВАЦИИ БЕЛКОВ В СОСТАВЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН
Как известно, в составе биологических мембран белки вовлекаются в
интенсивные межмолекулярные взаимодействия, которые контролируют их
структурное состояние. Вследствие этого конформация и, следовательно,
фоточувствительность белков в составе биологических мембран и в растворе
должны различаться.
Наглядным примером мембранного контроля фоточувствительности ферментов
является изменение поперечного сечения инактивации эритроцитарной
ацетилхолин-эстеразы после предрадиационной обработки мембран
фосфолипазами А, С и D или удаления из них значительных количеств
