Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 23

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 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 232 >> Следующая

Как отмечалось выше, при создании всех гипотетических моделей белка предполагалась симметричная укладка основной цепи. У. Брэгг по этому поводу писал: "Долгое время путеводной звездой, вдохновляющей исследования, оставалась та идея, что молекулы содержат некий род упорядоченной структуры белковых цепей, которая может
46
быть ответственна за строго определенный характер синтеза Паттерсона. Как показали события, звезда эта оказалась ложной" [202. С. 5]. Поэтому наиболее удивительной особенностью построенной Кендрью модели явилось как раз полное отсутствие видимой регулярности и симметрии молекулы миоглобина.
Для получения трехмерной структуры миоглобина с разрешением, которое давало бы возможность увидеть положение каждого отдельного атома, потребовался анализ более 10 ООО рефлексов. Такая работа Кендрью и соавт. была закончена в 1960 г., результатом явилась модель белка с разрешением 2,0 А (рис. 1.1) [203-205]. Найденное на основе строгого рентгеноструктурного анализа пространственное строение белка подтвердило предположение Брэгга, Кендрью и Перутца о наличии в структуре миоглобина локальных спиральных образований цилиндрической формы и предположение Полинга и Кори о том, что эти образования являются а-спиралями. Оказалось, что около 75% аминокислотных остатков составляют восемь правых а-спиралей А,
В,..., Н. Остальные остатки входят в неупорядоченные участки. Обрыв а-спиралей в миоглобине происходит, как правило, вблизи остатков пролина, серина и треонина, которые, согласно конформационной гипотезе Блоута, относятся к спираленеобразующим.
Структура гемоглобина с низким разрешением (5,5 А) была получена Перутцем и соавт. в 1960, а с высоким разрешением (2,2 А) -в 1968 г. (рис. 1.2) [206-208]. Таким образом, был закончен труд, продолжавшийся около 30 лет. Напомним, что эта работа была начата Перутцем в то время, когда расшифровка структуры обычной органической молекулы из 10-15 атомов была трудноосуществимой задачей, а сама постановка исследования пространственного строения биологической молекулы, состоящей из многих тысяч атомов, представлялась фантастической даже специалистам. Молекула гемоглобина построена из 574 аминокислотных остатков и содержит около 10 000 атомов. Она имеет четвертичную структуру и состоит из четырех глобул: двух а- и двух (3-субъединиц, содержащих соответственно 141 и 146 аминокислотных остатков. Между а- и (3-субъединицами существует значительная гомология; близки также их конформации. Молекула гемоглобина имеет сферическую форму с диаметром ~ 55 А. Оказалось, что а- и (3-цепи гемоглобина похожи на цепь миоглобина. Это был интересный и многозначительный факт. Гемоглобин был взят у лошади, а миоглобин - у кашалота. Таким образом, структуры двух белков из разных типов клеток и разных животных, но обладающих сходной функцией, имели близкое пространственное строение.
Анализ третичных структур миоглобина и гемоглобина позволил сделать ряд наблюдений, имеющих, как тогда казалось, общее значение. Расположение неполярных и полярных аминокислотных остатков в а-спиралях и взаимная ориентация спиралей в глобуле таковы, что неполярные остатки, в согласии с концепцией У. Козмана, оказываются в значительной мере экранированными от контактов с водой, а полярные, напротив, взаимодействуют с молекулами воды [209, 210].
47
Рис.1.1. Модель трехмерной структуры миоглобина
Рис. 1.2. Модель трехмерной структуры гемоглобина
Плотноупакованные остатки с неполярными боковыми цепями находятся во внутренних частях глобул миоглобина и а- и (3-субъединиц гемоглобина. Их число составляет приблизительно половину общего количества неполярных остатков. Многие остатки глицина и аланина располагаются на поверхности глобулы. Остатки с объемными гидрофобными боковыми цепями, не попадающие во внутреннюю часть, спрятаны от контактов с водой в щелях, образованных цепями вблизи поверхности. Все это находилось в полном соответствии с развитым Козманом представлении о гидрофобных взаимодействиях.
Подавляющее большинство полярных остатков (в миоглобине, например, исключение составляют лишь 5 остатков из 77) находится на поверхности. Напрашивается вывод, что полярные и неполярные остатки располагаются в аминокислотной последовательности таким образом, что, с одной стороны, они осуществляют взаимодействия, стабилизирующие отдельные спиральные формы, насыщенные водородными связями, а с другой - обеспечивают термодинамически выгодные контакты между спиралями и взаимодействия спиралей с внешней средой. Иными словами, в глобуле имеет место взаимная стабилизация вторичных и третичных структур. Ионные пары в белках находятся в водном окружении, так как при их образовании освобождаются ориентированные молекулы воды, окружающие заряженные группы. При образовании ионных пар, как установил Козман, энтропия воды возрастает и понижение за этот счет свободной энергии более значительно, чем выигрыш энергии при чисто кулоновском взаимодействии молекул воды с изолированными полярными группами [210].
Предыдущая << 1 .. 17 18 19 20 21 22 < 23 > 24 25 26 27 28 29 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed