Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Структура внеклеточного домена аспартатного рецептора бактерии Salmonella typhimurium и его комплекса с лигандом. Пространственное строение домена в свободном состоянии рецептора и ассоциированном с аспартатом было определено М. Мильбурном и соавт. с разрешением 2,4 и 2,0 А соответственно [250]. Молекула аспартатного рецептора, типичного трансмембранного белка, состоит из трех частей: внешнего лигандсвязывающего домена, цитоплазматического сигнального домена и находящегося в липидном бислое промежуточного домена [251-254]. Периплазматический участок белковой последовательности 31-188, содержащий Asp-связывающий центр, соединен двумя пронизывающими мембрану пептидными фрагментами 7-30 и 189-212 с внутренним, самым большим доменом, который образуют остатки 1-6 и 213-552 [255, 256]. Аминокислотная последовательность внеклеточного домена 31-188 была синтезирована генно-инженерным методом [257]. Очищенный полипептид кристаллизовался исключительно в виде димера, обладавшего тем же сродством к аспартатному лиганду, что и весь белок дикого типа. Дифракционная картина, имевшая вначале диффузный характер, приобретала более резкие очертания при сшивке двух цепей димера посредством дисульфидной связи, образованной остатками Cys в положениях 25 и 35. Приготовленный таким образом препарат по своим функциональным свойствам не отличался от домена нативного рецептора.
Трехмерные структуры субъединиц димера, не ассоциированного с лигандом, идентичны и имеют вид, схематически представленный на рис. 1.8. Каждая из них состоит из четырех а-спиралей, образующих цилиндр диаметром около 20 А и длиной более 70 А. Дисульфидсвя-занный димер принадлежит к группе симметрии C2v- При взаимодействии с лигандом и комплексообразовании симметрия нарушается. Центр связывания аспартата с рецептором находится вблизи вершины димера между контактными поверхностями субъединиц на высоте более 60 А от предполагаемой поверхности внешнего фосфолипидного слоя мембраны. В соответствии со своей симметрией димер, образованный из внеклеточных доменов двух рецепторов, имеет два лигандсвя-зывающих гидрофильных кармана. Один из них, наиболее четко проявляющийся на картах электронной плотности, показан на рис. 1.9. Он включает остаток Arg-64 и фрагмент 149-154 одной субъединицы и остатки Arg-69, Arg-71 - другой, а также молекулу кристаллизационной
62
Рис. 1.8. Ленточная схема трехмерной структуры внеклеточного домена аспартатсвязывающего рецептора [250]
Рис. 1.9. Схема водородных связей аспарагиновой кислоты с ли-гандсвязывающим центром, образованным внеклеточными доменами двух аспартатных рецепторов [250]
Аминокислотные остатки одного из них заключены в прямоугольные рамки, а другого — в овальные
воды, которые в лиганд-рецепторном комплексе образуют с аспартатом сложную сеть водородных связей. Сорбция двух молекул аспартата вызывает сближение остатков, формирующих гидрофильные карманы, и общее уплотнение димерного комплекса. Среднеквадратичное отклонение атомов С“ одной субъединицы (без учета фрагмента 77-85) составляет 0,47 А, а атомов Са второй субъединицы (без учета фрагмента
63
25-36) - 0,34 А. Отклонения С" на участках 77-85 и 25-36 заметно превышают указанные величины. Конформационные изменения димера при аспартатном связывании приводят к вращению субъединицы на 4° относительно короткой оси, которая приблизительно перпендикулярна оси второго порядка и контактирующим поверхностям лигандсвязы-вающих доменов. В какой мере отмеченные конформационные отклонения отражают целенаправленный аллостерический эффект рецептора осталось пока невыясненным.
Структура простагландин-Нз-синтазы (PGHS). Вырабатываемые железами внутренней секреции гормоны попадают в кровь и с ее током достигают различных органов и тканей. Поэтому для них, помимо исключительной специфичности и высокой активности, характерна удаленность действия от мест синтеза. В организме, кроме гормонов, есть и другие сигнальные медиаторы, которые секретируются не в кровь, а во внеклеточную периплазматическую жидкость и оказывают влияние на состояние только ближайших клеток. Важным семейством таких локальных химических медиаторов, источником которых являются клетки многих типов, служат простагландины - производные жирных кислот с 20 атомами углерода в цепи. Они связываются с большим числом рецепторов клеточной поверхности и вызывают сокращение гладких мышц, снижают способность тромбоцитов к агрегации, активизируют центральную нервную систему, действуют на воспалительные процессы и высвобождают ренин [258]. Недавно было установлено, что простагландины играют также важную роль в патофизиологии рака и при сердечно-сосудистых заболеваниях [259, 260]. В отличие от большинства сигнальных молекул они не накапливаются в клетках, а непрерывно синтезируются в мембранах из предшественников и сразу же освобождаются во внеклеточное пространство, где в течение короткого времени (от долей секунды до двух минут) разрушаются. Уменьшение локальной концентрации простаглан-динов вне клеток активирует работу синтезирующих их ферментов, что по механизму обратной связи оказывает воздействие на состояние клеток, выделяющих простагландины, и на их ближайших соседей.
