Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
А. Мегги и Дж. Сикорским [169].
В заключение отметим наиболее важные результаты общего характера, полученные приблизительно за пятнадцатилетний период (1950— 1965 гг.) экспериментального исследования пространственного строения синтетических полипептидов.
1. Разработаны методы приготовления образцов синтетических полипептидов в виде хорошо ориентированных пленок и волокон.
2. К изучению полипептидов привлечены практически все известные методы, позволяющие получать прямую или косвенную информацию о строении молекул в твердом состоянии и растворе. Наиболее интересные данные были получены с помощью рентгеноструктурного анализа, методов рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами, дисперсии оптического вращения, кругового дихроизма и дейтеро-обмена обычных и поляризованных инфракрасных спектров.
3. Разработана общая теория дифракции рентгеновских лучей на спиральных структурах, позволяющая из рентгенограмм получать значения параметров, непосредственно характеризующих геометрию спирали.
4. Изучено пространственное строение гомополипептидов почти всех природных и многих синтетических а-аминокислот и их сополимеров в твердом состоянии и в растворе.
5. У синтетических полипептидов обнаружены следующие типы структур: правая и левая а-спирали, (3-структура складчатых листов, спирали 413 (со), 4, 4)8 (тт) и 3|0, структуры поли-/,-пролина I и II, полиглицина П и беспорядочный клубок.
6. Показано, что каждый из исследованных полипептидов в зависимости от внешних условий обладает способностью принимать
36
различные структуры и изменять положение конформационного равновесия. Структура твердого полипептида в каждом конкретном случае определяется молекулярной массой, способом приготовления образца, природой растворителя, из которого он выделяется, свободным, растянутым или сжатым состоянием образца, температурой и предварительной термической обработкой.
Конформационное состояние полипептида в растворе зависит от природы растворителя, концентрации, степени полимеризации, температуры, значений pH и ионной силы раствора. Изменение положения конформационного равновесия представляет собой своеобразное внутримолекулярное плавление, кристаллизацию и перекристаллизацию, подобно фазовому переходу первого ряда. В силу кооперативное™ этого процесса все промежуточные состояния между полностью упорядоченными структурами и полностью неупорядоченным статистическим клубком являются переходными структурами.
7. Обнаружено, что однородные по аминокислотному составу участки цепи в сополимерах могут принимать конформации, не наблюдающиеся у гомополипептидов.
8. Из полученного при исследовании синтетических полипептидов огромного экспериментального материала хотя и не было сделано обобщающих представлений о причинах стабильности регулярных структур, тем не менее стала очевидной необходимость привлечения новых факторов для ее объяснения. Из опытных данных следовала ограниченность концепции, согласно которой регулярные структуры поддерживаются исключительно водородными связями между пептидными группами. Такие факты, как наличие а-спирали в водной среде, реализация спиральных структур у полипептидов, основная цепь которых лишена возможности образовывать внутренние водородные связи, относительная легкость перехода спираль-клубок и разрушение спиралей при изменении состояния боковых цепей и т.д., свидетельствовали о том, что пептидная водородная связь по меньшей мере не является единственной причиной, ответственной за стабильность регулярных структур.
В результате начинает постепенно формироваться представление, что конформационная стабильность пептидов определяется совокупностью многих факторов. Среди них выделяют взаимодействия пептидных групп между собой, боковых цепей друг с другом и с пептидным остовом, с молекулами растворителя, которые могут иметь различную природу. В чисто качественном плане и пока несистематически обсуждаются роли ван-дер-ваальсовых контактов и дисперсионного притяжения, ионных пар и их электростатических эффектов, водородных связей между основной и боковыми цепями; большое значение начинают придавать гидрофобным связям. Несмотря на это, доминирующей все еще остается концепция об исключительной роли пептидных водородных связей в устойчивости регулярных структур.
9. Результаты исследования синтетических полипептидов и полученные к этому времени данные о структурах фибриллярных и глобулярных белков не противоречили общепринятому мнению о том,
37
что пространственное строение представляет собой ансамбль, состоящий из унифицированных регулярных блоков вторичных структур, прямую информацию о геометрии которых могут дать высокомолекулярные полипептиды. Такое представление не только не было поставлено под сомнение, но еще более укрепилось. В 1967 г. Фасман писал: "Общепризнанно, что лишь несколько конформаций благодаря своей внутренней термодинамической стабильности будут встречаться наиболее часто и, по-видимому, именно они составляют общую основу белковой структуры" [112. С. 598].
