Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Соображение Р. Дулиттла о том, что отдельные домены сложных
308
белков кодируются разными экзонами, получило подтверждение и дальнейшее развитие в исследованиях, посвященных влиянию особенностей структуры гена на скорость сворачивания кодируемого белка [231].
И. Парвис и соавт. [232] идентифицировали в составе гена трехдоменной пируваткиназы участок, отвечающий продолжительной паузе в трансляции аминокислотной последовательности. Подобные паузы необходимы, как полагают авторы, для обеспечения правильной сборки мультидоменных белков in vivo [231—234].
Н.К. Наградова и В.И. Муронец [235], говоря о важности доменной организации белковых молекул, идут дальше. Они считают, что образование доменов является общим принципом формирования трехмерных структур ферментов, которые только благодаря этому обретают возможность осуществлять биокатализ. ’’Стало очевидно — пишут они, — что основные свойства ферментов, обеспечивающие как реализацию катализа, так и регуляцию его эффективности, в той или иной степени определяются их мультидоменной структурой” [235. С. 7]. Поскольку известно много однодоменных ферментов, то такое обобщение вряд ли можно считать очевидным.
М. Россманн и А. Лильяс [197] также отметили большую распространенность доменной организации белков и важность ее изучения для лучшего понимания механизма свертывания полипептидной цепи и установления зависимости между структурой и функцией. Для выявления и сравнения структурных доменов они предложили использовать карты межостаточных контактов, впервые построенные Филлипсом [236]. Карта представляет собой диаграмму, на обеих осях которой нанесена аминокислотная последовательность белка, а на пересечении идущих от отстатков горизонталей и вертикалей указаны расстояния между соответствующими атомами С“. Одинаковые расстояния соединяются линиями, и карта приобретает контурный вид. Оказалось, что с помощью такого двумерного графа легко обнаруживаются домены и характер их пространственной организации. И. Кунтц [237] показал, что карты межостаточных контактов чувствительны к вторичным и супервторичным структурам, и связал виды этих структур с профилем контурной карты.
Четкой корреляции между доменной организацией и размером белка не существует. Например, трехмерные структуры белка бакте-риохлорофилла (-330 остатков), карбоксипептидазы (307) и субтилизина
(275) представляют собой цельные глобулы, а структуры значительно меньших белков, например лизоцима Т4 (164) и протеиназы 13 (186), состоят из двух доменов. Отсутствует какая-либо связь между доменной организацией и содержанием в белке вторичных структур. Известны домены, в которых а-спирали и (3-структуры составляют около 50% (термолизин), и такие, где они вообще отсутствуют (центральный домен из 200 остатков Туг—тРНК-синтетазы).
Рассмотрев супервторичные структуры и домены — два новых конформационных уровня, введенных Шульцем и Ширмером в схему структурной организации глобулярных белков (рис. II.4), — обратимся вновь к этой схеме, чтобы ответить на ряд вопросов. Первый и самый
309
главный вопрос, который определяет ценность любого научного достижения, заключается в установлении сферы действия полученных данных или сделанных обобщений. Справедлива ли для всех глобулярных белков утверждаемая схемой Шульца и Ширмера иерархическая ступенчатая связь между порядком расположения аминокислот в полипептидной цепи и нативной конформацией белковой молекулы через последовательное образование вторичных структур, супервторичных структур и доменов? Ответ на этот вопрос отрицателен. Схема лишена общности, она не отражает структурной организации подавляющего большинства глобулярных белков. Основанием для такого заключения служат многочисленные факты существования белков, трехмерные структуры которых, во-первых, вообще не содержат регулярных участков полипептидной цепи, т.е. вторичных структур (фер-родоксин, фосфолипаза, агглютинин и др.); во-вторых, имеют домены, которые не включают вторичные и супервторичные структуры (например, Туг—тРНК-синтетаза); в-третьих, состоят из более чем наполовину нерегулярных, компактным образом уложенных полипептидных цепей (папаин, химотрипсин, эластаза — на 65%; стафилококковая нуклеаза — на 70%; лизоцим, нуклеаза, рибонуклеаза — на 60% и т.д.); в-четвертых, не обладают доменной организацией (более половины глобулярных белков, пространственное строение которых известно). Быть может, схема Шульца и Ширмера правильно передает взаимоотношения между различными конформационными уровнями у части соединений данного класса с доминирующим содержанием вторичных и супервторичных структур? При справедливости в этом случае, пусть частичном, ценность схемы полностью не пропадает, поскольку тогда путь к установлению обобщенного для всех глобулярных белков плана структурной организации неминуемо, как от простого к сложному, пройдет через познание деталей схемы. Ведь не может же быть сомнений в наличии единой физической основы укладки белковых цепей в полностью иррегулярные конформации и в конформации, состоящие из а-спиралей и (В-структур.
