Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
В основу поиска геометрических критериев упаковки вторичных структур Птицыным положена простейшая полипептидная цепь — гомополимер из аминокислот с гидрофобными боковыми группами. Предполагается, что такая цепь в водном окружении обладает вторичными структурами, стабилизированными пептидными водородными связями, и третичной структурой, стабилизированной гидрофобными взаимодействиями боковых групп вторичных структур. Реальное поведение гомополипептидов в растворе, однако, не дает оснований для подобных предположений [159]. Молекулы гомополипептидов, как и молекулы практически всех искусственных полимеров, имеют огромное количество близких по энергии непрерывно флуктуирующих в растворе свернутых форм, среди которых могут быть линейно регулярные. В отличие от белков здесь не возникает самой простой проблемы поиска геометрии глобальной структуры; все свойства синтетических полипептидов обусловлены их статической природой. Следовательно, выбор гомополипептида для описания строго детерминированного процесса свертывания белковой цепи в конформационную стабильную трехмерную структуру нельзя признать удачным для подтверждения высказанных положений. Сомнителен также введенный автором принцип "внутренней организации участков аминокислотной последовательности, эквидистантных в отношении середины цепи" [191. С. 200], согласно которому центр всей последовательности и центры участков при последующем кратном делении цепи наделяются свойствами, не имеющими ничего общего с реальными конформационными свойствами как искусственных гомополипептидов, так и эволюционно отобранных аминокислотных последовательностей.
В другом исследовании Птицын развивает тезис об отсутствии зависимости пространственного строения белка от его химического строения и ставит под сомнение эволюционный путь развития белковых молекул. Так, он пишет: "Широко распространено убеждение, что уникальная первичная структура данного белка совершенно необходима для сворачивания в определенную пространственную структуру и для его функции и является результатом направленного отбора в ходе
285
Таблица II.9 Содержание некоторых аминокислотных остатков в белках, %
Белок Arg+Lys Asp+Glu+ Cys Ser+Thr
+Asn+GIn
Пепсин 1,4 28,0 3,5 22,0
Химотрипсиноген 8 10,0 4,0 21,5
Миоглобин 17,7 24,7 0 8,0
Инсулин 5,5 25,4 11,8 7,3
Гистон 26,4 16,0 0 10,5
Панкреатический трипсиновый 17,2 7,0 10,0 7,0
ингибитор
Протеазный ингибитор 9,8 16,9 20,0 15,5
Баумена-Бирк
З-Липотропин 16,0 15,7 0 9,8
Белки прокариот 10,7 19,9 1,0 11,9
вирусов 10,5 19,0 2,1 14,9
позвоночных 11,4 20,2 2,5 12,6
человека 10,7 20,3 3,0 13,6
биологической эволюции. В статье представлены аргументы в пользу альтернативной точки зрения, согласно которой типичные пространственные структуры глобулярных белков характерны уже для случайных последовательностей аминокислотных остатков. Поэтому возможно, что первичные структуры белков — в основном просто примеры случайных аминокислотных последовательностей, лишь слегка отредактированных в ходе биологической эволюции для придания им дополнительного функционального смысла" [192. С. 574]. Эта мысль развивается О.Б. Птицыным и М.В. Волькенштейном также в работе [193].
Вывод о том, что белки представляют собой случайные аминокислотные последовательности и не требуют эволюционного отбора, обосновывается тем обстоятельством, что усреднение по первичным структурам белков практически не дает статистически достоверных отличий от случайного распределения аминокислотных остатков и их групп вдоль цепи. Это главный и по существу единственный аргумент Птицына для отрицания отмеченного выше фундаментального положения молекулярной биологии. Необходимо, однако, сказать, что обоснование сделанного вывода не вполне корректно, поскольку заключение о характере распределения остатков следует из анализа ограниченного экспериментального материала, что не дает права распространять его на все белки. Но это не главное. Даже если в усредненной первичной структуре распределение действительно не отличается от случайного, то отсюда еще не следует, что случайна последовательность каждого конкретного белка. О том, что усредненные характеристики белков не имеют ясного физического смысла, уже говорилось. Сказанное можно дополнительно проиллюстрировать данными табл. II.9, в которой приведено содержание некоторых аминокислотных 286
остатков в ряде белков, сопоставленное с усредненным содержанием тех же остатков в белках прокариот, вирусов, позвоночных и человека [194]. Из табл. II.9 видно, что даже аминокислотный состав, не говоря уже о порядке расположения остатков и длине цепи, достаточно специфичен для белков. Вывод о случайности химического строения белков не отвечает действительной их структурной организации. Противоречит он также структурно-функциональной и эволюционной организации белковых молекул.
