Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
268. Cohen F.E., Richmond J.T.. Richards F.M. // Ibid. 1979. Vol. 132. P. 275-288.
269. Sternberg MJ.E., Cohen F.E., Taylor W.R. et al. // Philos. Trans. Roy. Soc. London B.
1981. Vol. 293. P. 177-189.
270. Robson B., Osguthorpe D.J. // J. Mol. Biol. 1979. Vol. 132. P. 19-51.
271. Cohen F.E., Richmond J.T., Richards F.M. II Ibid. P. 275-288.
272. Cohen F.E., Abarbanel R.M., Kunlz I.D. et al. // Biochemistry. 1983. Vol. 22. P. 4894-4904.
273. Cohen F.E., Sternberg MJ.E. // J. Mol. Biol. 1980. Vol. 137. P. 9-22.
274. Edwards M.S., Sternberg MJ.E., Thornton J.M. II Protein Eng. 1987. Vol. I. P. 173-181.
275. Hurle M R., Matthews C.R., Cohen F.E. et al. // Proteins. 1987. Vol. 2. P. 210-224.
276. Cohen F.E., Kosen P.A., Kuntz ID. et al. // Science. 1986. Vol. 234. P. 349-356.
277. Brandhuber BJBoone Т., Kenney W.C. et al. // Ibid. 1987. Vol. 283. P. 1707-1709.
278. Cohen F.E., Kuntz I.D. // Proteins. 1987. Vol. 1. P. 162-166.
279. Sachs D.H., Schechter A.N., Eastlake A. et al. // J. Immunol. 1972. Vol. 109. P. 1 ЗОО-ИЮ.
280. Cohen F.E., Abarbanel R.M., Kuntz I.D. et al. // Biochemistry. 1986. Vol. 25. P. 266-275.
281. Havel T.F., Kuntz I.D., Crippen G.M. // Bull. Math. Biol. 1983. Vol. 45. P. 665-720.
282. Richards F.M. // Annu. Rev. Biophys. and Bioeng. 1977. Vol. 6. P. 151-176.
283. Shoemaker K.R., Kim P.S., York E.l. et al. // Nature. 1987. Vol. 326. P. 563-567.
284. Abdel-Meguid S.S., Shieh H.S., Smith W.W. et al. // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1987. Vol. 84. P. 6434-6437.
285. Carlacci L., Chou K.-C., Maggiora G.M. // Biochemistry. 1991. Vol. 30. P. 4389-4398.
286. Chou K.C., Maggiora G.M., Nemethy G., Scheraga H.A. // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1988. Vol. 85. P. 4295-4299.
287. Vasquez М., Nemethy G., Scheraga H.A. // Macromolecules. 1983. Vol. 16. P. 1043-1049.
288. Chou K.C., Nemethy G., Rumsey S. et al. // J. Mol. Biol. 1986. Vol. 188. P. 641-649,
289. Carlacci L., Chou K.C. // J. Comput. Chem. 1991. Vol. 12. P. 410-415.
Часть III
СВЕРТЫВАНИЕ БЕЛКОВОЙ ЦЕПИ В НАТИВНУЮ КОНФОРМАЦИЮ
Г л а в а 11 КОНФОРМАЦИОННЫЕ СОСТОЯНИЯ БЕЛКОВОЙ ЦЕПИ
Для познания принципов структурной организации белковых молекул огромный интерес представляет явление денатурации. Переход нативной конформации белка в развернутую неструктурированную форму и обратный переход флуктуирующей полипептидной цепи в исходную компактную трехмерную структуру есть не что иное, как непосредственный процесс разрушения и формирования именно тех самых взаимодействий, которые и обусловливают структурную организацию белковой молекулы. Иными словами, при свертывании и развертывании полипептидной цепи проявляется прямая связь между химическим и пространственным строением белка. Изучение денатурации позволило сформулировать фундаментальное положение о том, что нативная конформация белковой молекулы отвечает термодинамически равновесному состоянию. Ее свободная энергия является функцией состояния и как таковая не зависит от конкретного пути свертывания белковой цепи (in vivo или in vitro), т.е. от предыстории, а определяется только составом и порядком расположения аминокислот в последовательности. Трансляция линейной информации в трехмерную структуру возможна, однако только при определенных физиологических условиях (температура, давление, pH, ионная сила, наличие простетических групп, ионов металлов и т.д.). При соблюдении этих условий процесс свертывания полипептидной цепи осуществляется спонтанно: принятие белком нативной конформации не требует какого-либо морфогенетического молекулярного аппарата. Самопроизвольный характер процесса, подчиняющегося второму началу термодинамики, свидетельствует о том, что сборка компактной структуры белка сопровождается понижением свободной энергии Гиббса системы, включающей свертываемую полипеп-тидную цепь и среду.
Р. Ламри и Г. Эйринг постулировали, что нативная конформация белка отвечает абсолютному минимуму энергии, т.е. является глобальной [1). Этому постулату, известному больше под названием термодинамической гипотезы К. Анфинсена, не противоречат результаты всех 338
последующих работ по изучению денатурации белков [2]. Однако, строго говоря, не исключается и альтернативное положение, высказанное С. Левинталем [3]. Оно заключается в том, что структура нативного белка не обязательно должна обладать самой низкой энергией Гиббса, чтобы быть стабильной и свертываться спонтанно. В силу своей сложности молекула белка может находиться в метастабильном состоянии, т.е. отвечать не глобальному, а одному из локальных минимумов энергии. Еще задолго до этого, в 1935 г., Э. Бауэр — автор первого труда по теоретической биологии, видел в особом деформированном состоянии молекул специфику структурной организации белков, определяющую их биологические свойства [4]. Представление о метастабильном состоянии белковых молекул и о достаточной устойчивости этого состояния привело к формулировке так называемой кинетической гипотезы свертывания белка (Д. Уетлауфер и С. Ристоу [5]). В настоящее время не существует экспериментального метода, с помощью которого можно было бы различить стабильное и нестабильное состояние белковой молекулы. Конечно, при образовании такой сложной структуры априори нельзя исключить ситуацию, при которой глобальный минимум энергии окажется окруженным высоким потенциальным барьером и поэтому явится кинетически недостижимым. В данной главе и далее обсуждаются главным образом экспериментальные исследования процессов свертывания и развертывания белков, причем наибольшее внимание сосредоточено на молекулярных аспектах денатурации.
