Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Ф. Шмид и соавт. [203] при исследовании ренатураДии рибонуклеазы А, содержащей четыре остатка Pro, из которых два имеют в нативной трехмерной структуре цце-конфигурацию, обнаружили в процессе свертывания три различные кинетические фазы. Одна из них относилась к 15% молекул, которые свертывались за миллисекунды, другая (65%) — за секунды и третья (20%) — еще медленнее. Предположено, что различие в скоростях сборки связано с цис-транс-изомеризацией пептидных связей. Полипептидные цепи первой группы
<
Рис. 111.22. Цис-(а) и транс- (б) конфигурации пептидной связи
а
б
416
Рис. 111.23. Цис- (а) и транс- (б) конфигурации пептидной связи фрагмента Rx—Ry (Rx,Ry — любые аминокислотные остатки за исключением Pro)
Рис. III.24. Цис- (а) и транс- (б) конфигурации пептидной связи фрагмента Rx-Pro (Rx — любой аминокислотный остаток)
имели правильные конфигурации, а второй и третьей — неправильные. Замены остатков Pro в аминокислотных последовательностях белков на другие остатки в большинстве случаев увеличивают скорость сборки in vitro. Однако часто процесс осложняется и не приводит к нативной конформации белка дикого типа из-за дестабилизирующего эффекта цмс-формы, особенно невыгодной без Pro [204,205].
Из сопоставления продолжительности и эффективности свертывания белковой цепи в условиях in vivo и in vitro, а также независимости скорости клеточной сборки полипептида от содержания в аминокислотной последовательности остатков Pro напрашивался вывод об участии в формировании трехмерной структуры белка в процессе его биосинтеза соответствующих ферментов. Наиболее вероятно, их функция должна заключаться в специфической и быстрой конформа-ционной изомеризации транс-формы, которую имеют все пептидные связи белковой цепи при выходе из пептидилтрансферазного центра рибосомы, в ^ис-форму. Следовательно, можно было ожидать, что
14. Проблема белка, т. 2 417
предполагаемые ферменты будут действовать как конформазы и являются прежде всего пептидилпролил-цмс-/иранс-изомеразами. Действительно, Г. Фишером и соавт. [182] в 1987 г. были обнаружены ферменты, катализирующие медленную изомеризацию пептидных связей на участках X—Pro. Они присутствуют в больших количествах практически во всех тканях и организмах, от бактерий до млекопитающих, и проявляют пептидилпролил-цис-гарянс-изомеразную активность как in vitro [174, 182, 183], так и in vivo [181, 206, 207]. Ферменты принадлежат двум, структурно совершенно различным семействам (табл. III.7). Белки одного из них, получившие название цик-лофилинсвязывающие, обнаруживают у эукариот, помимо цис-транс-изомеразной активности, высокое сродство к циклоспорину А. Белки другого семейства, так называемые FKBP-связывающие, образуют комплексы с веществом FK506 и рапамицином. Наличие взаимосвязи между пептидилпролил-^мс-трянс-изомеразной и иммуносупрессорной активностями пока остается невыясненной. С. Шрейбер полагает, что белки этих семейств обладают способностью связывать лекарственные препараты, представляющие собой циклические пептиды, и реорганизовывать их структуры в физиологически активные конформации, что, по-видимому, требует цис-шранс-изомеризации пролиновых пептидных связей [208]. Циклофилин- и FKBP-связывающие белки обнаруживают, как показали М. Стэммс и соавт. [207], существенное различие в субстратной специфичности. Первые слабоспецифичны и не распознают аминокислотный остаток X в фрагменте X—Pro. FKBP-белки более специфичны, предпочитая в этом положении гидрофобные остатки. Предполагается, что обладающие пептидилпролил-цис-гарянс-изомераз-ной активностью белки обоих семейств имеют в принципе одинаковый механизм действия, суть которого заключается в принудительной невалентной деформации пептидной связи и стабилизации ее в активном центре фермента в переходном высокоэнергетическом состоянии (ы ~ 90°) [208].
14.2. МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ШАПЕРОНЫ
Б елок-дисульфидные изомеразы и пептидилпролил-цис-трянс-изо-меразы, конечно, не являются единственными ферментами, принимающими участие в свертывании белка. Провести четкую грань между ними и другими ферментами, оказывающими то или иное воздействие на пространственное строение окончательной физиологически активной конформации белковой молекулы, по-видимому, трудно. Существует множество ферментов, ковалентно модифицирующих сходящие с рибосом полипептидные цепи и, следовательно, изменяющие их трехмерные структуры (гидролазы, трансферазы, липазы, лигазы и др.). Исключительность в этом отношении каталитического действия рассмотренных изомераз можно увидеть в том, что они только содействуют внутримолекулярным перестройкам, ускоряющим сборку белка, не затрагивая самой аминокислотной последовательности.
418
В принципе такую же вспомогательную роль, но с помощью невалентных взаимодействий (в отличие от изомераз), играет в структурной организации синтезируемых in vivo белков еще один класс молекулярных посредников — шаперонов, обнаруженных, как уже отмечалось, недавно во многих клеточных компартментах. Впервые новый термин появился в литературе в 1978 г. в работе Р. Ласки и соавт. [209], посвященой изучению механизма внеклеточной сборки нуклеосомы, состоящей из октамерного гистонового кора и уложенных вокруг него нескольких витков двухспиральной ДНК. Исследователи показали, что образование правильной структуры ДНК-гистонового комплекса происходит только в присутствии еще одного белка, не являющегося их компонентом, — нуклеоплазмина, который и был назван шапероном. Такое название, как полагали авторы, адекватно отражало выполняемую белком функцию, состоящую в предохранении гистонов от ошибочных контактов с ДНК во время нуклеосомной сборки.
