Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 195

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 .. 189 190 191 192 193 194 < 195 > 196 197 198 199 200 201 .. 232 >> Следующая

Свертывание белка по ходу его рнбосомного синтеза, направленного от N-конца молекулы к ее С-концу; происходит при переменной длине цепи и меняющихся внешних условиях. В начале процесса, когда длина растущего полипептида не достигает 30—40 аминокислотных остатков, синтезированный участок находится внутри рибосомы и не контактирует с внешней средой; его конформационное состояние определяется аминокислотной последовательностью и рибосомным окружением. После того, как длина Нарождающейся белковой цепи превысит 30—40 остатков, свободная N-концевая часть полипептида оказывается за пределами "родительского дома" и на ее свертывание начинает воздействовать новый внешний фактор — среда, окружающая рибосому. Следовательно, при биосинтезе и одновременной сборке нативной конформации белка каждый участок аминокислотной последовательности, удаляясь от пецтидилтрансферазного центра, проходит как бы две стадии обработки — первичную (в рибосоме), очевидно, препятствующую образованию непродуктивных контактов между остатками растущего полипептида, и вторичную (вне рибосомы), необходимую для сборки нативной конформации. Коль скоро свертывание белковой цепи in vitro в рибосомах не нуждается, но в то же время чувствительно к природе растворителя, величинам pH, ионной силы и т.д., есть основания полагать, что внутририбосомная обработка является вспомогательной операцией, не определяющей свертывание цепи, а лишь облегающей и ускоряющей его. Главную же роль в организации физиологически активной пространственной структуры белка играют внерибосомные внутримолекулярные и межмолекулярные взаимодействия.
Окружающая среда, в которой оказываются белки во время и сразу после окончания трансляции, зависит от локализации ведущих
407
белковый синтез рибосом, организованных в полирибосомы. Одна часть рибосом находится в свободном состоянии, другая — прикреплена к мембранам эндоплазматического ретикулума. Свободные рибосомы размещены в цитозоле, не занятом органеллами пространстве, и в матриксе митохондрий или, в случае растений и хлоропластов — концентрированном растворе различных ферментов. Котрансляционное и посттрансляционное свертывание белковой цепи в этих компартмен-тах происходит в водной среде. Здесь синтезируются белки главным образом для внутренних нужд, а поэтому эмбриональные, недифференцированные и быстро растущие и размножающиеся клетки содержат преимущественно свободные рибосомы.
Связанные рибосомы расположены на обращенной к цитоплазме стороне одиночной мембраны шероховатого, эндоплазматического ретикулума и также одиночной наружной мембраны ядерной оболочки. В этом случае внерибосомное свертывание полипептидной цепи осуществляется в условиях преимущественно гидрофобного окружения фосфолипидного слоя мембраны. Рибосомы, ассоциированные с эндоплазматическим ретикулумом и ядерной оболочкой, синтезируют белки для мембран, других органелл и секреторные белки, выделяемые через мембранные просветы на поверхность эпителия или во внутреннюю среду организма.
Таким образом, сборка трехмерных структур белковых молекул и образование гомо- и гетерогенных олигомерных белковых комплексов происходят в разных условиях в зависимости от локализации и состояния рибосом, клеточных компартментов, в которых осуществляется рибосомный синтез, и типа клетки. Очевидно, они не совсем одинаковы у прокариот и эукариот. В еще большей мере условия in vivo могут отличаться от условий ренатурации развернутой белковой цепи in vitro. Между тем, свертывание полипептида в процессе биосинтеза и в искусственных условиях во многих случаях приводит к идентичным пространственным структурам.
Классические исследования, свидетельствующие о возможности восстановления физиологически активной конформации белковой молекулы, были проведены еще в первые десятилетия XX в. JI. Миха-элисом, М. Ансоном, А. Мирским, Г. Нейратом, Ф. Гауровицем, JI. Полингом и др. [154]. В 1945 г. Ансон постулировал обратимость реакции денатурации—ренатурации белков [155].
Бесспорные экспериментальные данные о полной реставрации активной трехмерной структуры белка после его денатурации, т.е. разрушения всех элементов нативной конформации и разрыва дисульфидных связей, получены в 1961 г. К. Анфинсеном и сотрудниками при изучении рибонуклеазы А. Было доказано, что развернутая полипептидная цепь фермента с восстановленными сульфгидрильными группами остатков Cys вновь самопроизвольно свертывается после удаления денатурирующего агента, принимая конформацию, неотличимую от чисто природного объекта в отношении системы дисульфидных связей и каталитической активности. Такой же результат Анфинсен и соавт. [156, 157] позднее получили при изучении обратимой денатурации 408
стафилококковой нуклеазы и миоглобина. Во всех случаях белки полностью ренатурировали свои пространственные формы в пробирке
и, следовательно, процесс определялся исключительно аминокислотными последовательностями. К. Анфинсеном была сформулирована так называемая термодинамическая гипотеза, согласно которой процесс структурной самоорганизации белковой молекулы подчиняется свободной энергии Гиббса, а поэтому нативная конформация белка обладает минимальной энергией, т.е. является глобальной [2]. Отсюда следовал фундаментальный вывод о том, что вся информация, необходимая для сборки окончательной структуры белка, заключена в его аминокислотной последовательности. Иными словами, вновь синтезируемый полипептид обретает свою физиологически активную конформацию во внутриклеточном окружении без помощи других молекул и без затраты энергии, т.е спонтанно. К аналогичным заключениям вскоре пришли М. Перутц, Дж. Кендрью и др. [158,159].
Предыдущая << 1 .. 189 190 191 192 193 194 < 195 > 196 197 198 199 200 201 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed