Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 182

Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.

Попов Е.М. Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка — М.: Наука, 1996. — 480 c.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка): problemabelkat21996.djvu
Предыдущая << 1 .. 176 177 178 179 180 181 < 182 > 183 184 185 186 187 188 .. 232 >> Следующая

Термодинамика процесса денатурации лизоцима, как и некоторых других белков, была детально охарактеризована П.Л. Приваловым [40]. В его работе с У. Пфейлем была обнаружена высокая чувствительность энтальпии и энтропии развертывания белковой цепи к температуре, что, согласно закону Кирхгофа, должно свидетельствовать о различии в теплоемкостях свернутого и развернутого состояний [100]. Это видно из рис. III.13, где представлены зависимости эн-тальпийных (Н°) и энтропийных (TS0) вкладов в свободную энергию свернутой и развернутой форм лизоцима. Более высокое значение теплоемкости развернутого состояния, по мнению Привалова, Пфейля и других исследователей [100-103], связано прежде всего с температурнозависимым упорядочением молекул воды вокруг неполярных остатков, более доступных в этом случае. На рис. III. 13 показаны также температурная зависимость свободной энергии Гиббса (G°) двух состояний и температурная зависимость разности AG -
= GCBCpH - Gpa3BepH (Tm - температура плавления нативного лизоцима,
при которой AG = 0).
379
Температура, °С
Рис. III. 13. Термодинамические параметры свернутой и развернутой форм лизоцима при pH 7,0 и различных температурах [18]
Большое изменение теплоемкости при развертывании белка обусловливает существование температуры, при которой стабильность свернутого состояния достигает максимума [40, 101, 104]. Согласно результатам измерения свободной энергии это имеет место при AS° = 0, а константы равновесия - при АН° = 0 [105]. В любом случае стабильность уменьшается при отклонении температуры в обе стороны. Следовательно, белки могут денатурировать при двух критических температурах - более высокой от оптимального значения (Тт на рис. III. 13) и более низкой. Низкотемпературное развертывание имеет противоположные термодинамические характеристики по сравнению с высокотемпературными, за исключением изменения теплоемкости, но оно существенно не отличается [106-108].
Прочно укоренилось представление о том, чт.о цистеинсодержащие белки являются наиболее удобными объектами исследования денатурации. Действительно, для белков с дисульфидными связями разработан комплексный экспериментальный подход к изучению структурной самоорганизации полипептидной цепи. Он включает методы, позволяющие прекращать практически мгновенно процесс ренатурации белка в любой момент времени и фиксировать образовавшиеся к этому моменту дисульфидные связи и тиоловые группы, выделять в чистом виде промежуточные продукты на любой стадии ренатурации и определять в каждом продукте число S-S-связей и места их локализации в цепи.
380
На основе экспериментального подхода, объединяющего отмеченные выше и некоторые другие методы, можно проводить изучение денатурации по строго логической и апробированной схеме. Она прежде всего включает получение информации о наличии дисульфидной связи в любом промежуточном продукте, что свидетельствует о сближенности соответствующих участков его полипептидной цепи. Такие данные о серии продуктов, например о моно-S-S-производных, образовавшихся на первом этапе ренатурации, создают о каждом из них специфическое стереохимическое представление. Сопоставление таких (а именно детерминированных числом и положением дисульфидных связей) представлений о всей гамме метастабильных промежуточных продуктов на пути ренатурации от флуктуирующего клубка до нативной трехмерной структуры позволяет выделить ряд связанных между собой продуктивных промежуточных состояний внутримолекулярных конвертируемых реорганизаций, ведущих этот ряд к нативной конформации. Дисульфидная связь как бы делает видимым весь процесс сборки белковой глобулы. В наиболее полной мере имеющиеся возможности реализованы пока лишь для одного белка - бычьего панкреатического трипсинового ингибитора.
Т. Крейтон, сравнивая изученный им механизм свертывания белковой цепи БПТИ с имеющимися данными по денатурации друГИХ белков, полагает, что трипсиновый ингибитор не является в этом отношении уникальным объектом [59]. Специфика его ренатурации не носит принципиального характера и легко объясняется малыми размерами молекулы, которые делают укладку полипептидной цепи более быстрой и прямолинейной по сравнению со сборкой пространственных структур высокомолекулярных белков. Он полагает-, что упаковка и развертка природной полимерной аминокислотной последовательности описывается следующей кинетической формулой, общей для всех белков:
di nl
Ч __ ___ ____
d2 D --------- 4 ----db ----- 1 ’' --ПУ ---п* -----N —n2
ц Ч
d*3 n3
Промежуточные продукты db d2, d3, da... - состояния> энергетически менее предпочтительные макросостоянию D, с которым они находятся в неустойчивом равновесии (напомним, что само состояние D есть статистический клубок, т.е. множество флуктуирующих конформаций белковой цепи). Промежуточные продукты пь п2, П3, пг... - аналогичные варианты по отношению к строго детерминированной нативной конформации N. Согласно Крейтону, всем состояниям db d2... и п,, п2... в той или иной мере присущи Черты одного из предельных состояний (D или N). Чем ближе положение промежуточного продукта к конечному продукту процесса денатурации (D) или ренатурации (N), тем ближе данное микросостояние к соответствующему макросостоянию и, следовательно, больше скорость
Предыдущая << 1 .. 176 177 178 179 180 181 < 182 > 183 184 185 186 187 188 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed