Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
13.2. РЕНАТУРАЦИЯ БАРНАЗЫ
Первым и пока что единственным белком, денатурация которого изучена методом Фершта, является барназа — внеклеточная рибо-нуклеаза из Bacillus amyloliquefaciens. Ее аминокислотная последовательность включает 110 остатков. Пространственное строение белковой молекулы в кристалле изучено методом рентгеноструктурного анализа с разрешением 1,9 А [142, 143], а в растворе — с помощью ЯМР-спектроскопии [144]. Барназа обратимо денатурирует при изменении температуры, введении додецилсульфата натрия, мочевины и гуанидингидрохлорида [145, 146]. При равновесных состояниях свертывание и развертывание цепи соответствует двухфазному процессу (D N), изменение свободной энергии по ходу которого было измерено с удовлетворительной точностью [147—149]. Белковая цепь 392
Рис. III.17. Схематическое представление трехмерной структуры барназы [110,143]
Изгиб 2
фермента не содержит остатков Cys, и поэтому при денатурации легко развертывается полностью, принимая состояние истинного статистического клубка. В нативной структуре три остатка Pro в последовательности барназы имеют m/занс-конфигурацию пептидной группы и, следовательно, цис-транс-изомеризация пролина практически не влияет на кинетику свертывания.
Барназа, по классификации М. Левитта и С. Чотиа, относится к группе белков а+(3 [150]. Половина структуры со стороны N-конца последовательности содержит три а-спирали, образованные остатками
6-18, 26—34 и 41—46, а вторая половина со стороны С-конца — пять антипараллельных (3-складчатых листов, включающих остатки 50—55, 70—76, 85—91, 94—99 и 106—108. Таким образом, 57 остатков белка образуют регулярные вторичные структуры, а 53 — нерегулярные. Схематическое представление трехмерной структуры барназы приведено на рис. III. 17. Анализ пространственного строения привел авторов к убеждению, что нативная структура барназы удерживается прежде всего посредством дисперсионных взаимодействий боковых цепей так называемых гидрофобных остатков [137]. Последние входят почти во все элементы вторичной структуры и, следовательно, участвуют в стабилизации конформационного состояния всей белковой глобулы. В пространстве они сосредоточены в трех областях, где образуют экранированные от воды плотноупакованные нуклеации Nucl], Nucl2 и Nucl3 (табл. Ш.1).
Наиболее сильное стабилизирующее воздействие на формирование структуры барназы оказывает, очевидно, нуклеация Nuclt (рис. III. 18). В нее входят боковые цепи 13 остатков, шесть из которых располагаются в N-концевой части последовательности, а остальные — в С-концевой (табл. III. 1). Боковая цепь 11е-88, находящаяся в центре нуклеации и взаимодействующая практически со всеми ее боковыми цепями, по-видимому, является цементирующей структуру Nucl,. Можно полагать, что назначение Nuc^ в процессе свертывания заключается в связывании противоположных участков белковой цепи, чему должно предшествовать структурирование спирали и складчатых листов (3],
393
Таблица III. 1
Элементы вторичной структуры н гидрофобные нуклеацин нативной ^конформации
барназы
Элементы вторичной структуры Гидрофобные нуклеации
Название Участок Nuclj Nucl2 Nuclj
аминокис
лотной после
довательности
N-Конец 1---5 --- --- ---
О]-Спираль 6---18 Phe-7, Val-10, --- ---
Ala-11, Leu-14
Пг Петля 19---27 Leu-20, Tyr-24 Ile-25 ---
а2-Спираль 26---34 --- Ala-30, Leu-33 ---
П2-Петля 30---40 --- Trp-35 ---
а3-Спираль 41---46 --- Leu-42, Val-45 ---
0!-Изгиб 47---49 --- --- -
(3,-Структура 50---55 --- Ile-51 ---
П3-Петля 56---69 --- --- Phe-56,
Lout63
32-Структура 70---76 Ala-74, Ile-76 --- Trp-71
П4-Петля 77---84 --- Tyr-78 ---
З3-С.труктура 85---91 Ile-88, Tyr-90 --- Leu-89
(32-Изгиб 92---94 --- --- ---
04-Структура 94---99 Tyr-94, Ile-96 Tyr-97
