Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
17
структуры гомополипептидов - ближайших искусственных аналогов белка. Е. Амброзе, У. Ханби, А. Эллиотт и Р. Темпл впервые использовали инфракрасные спектры поглощения в поляризованном свете для выяснения ориентаций связей N-H и С=0 в поли-у-метил-L-глутамате [51, 52]. Дихроичный спектр в областях 3300-3050 и 1650 см~ \ где связи N-H и С= О имеют характеристические полосы поглощения, показал, что в свободном, нерастянутом образце такие связи направлены параллельно оси пептидной цепи. При продольном растяжении образца отношение интенсивностей поляризованных полос поглощения N-H- и С=О-групп сильно меняется, что свидетельствует о переориентации этих связей, которые становятся теперь перпендикулярными оси цепи. Е. Амброзе и соавт. [52] исследовали также поляризованные спектры а-кератина из среза иглы дикобраза, (3-кератина из среза пера лебедя и свободные и растянутые высокоориентированные пленки миозина и тропомиозина. Во всех случаях была обнаружена аналогия со спектрами поли-у-метил-?-глутамата. Спектры нерастянутых образцов а-кератиновой группы имели интенсивное поглощение N-H- и С=0-групп при параллельной оси поляризации света и слабое - при перпендикулярной. В спектрах (3-кератина и растянутых пленок миозина наблюдалась обратная картина. Полученные результаты поставили под сомнение как ленточную трехостаточную структуру а-кератина, предложенную Астбери, так и спиральную структуру с винтовой осью третьего порядка Хаггинса, которые должны были давать в поляризованном свете малый дихроизм полос NH и СО; Для a-формы фибриллярных белков Амброзе предложил ленточную структуру со свернутой в семичленные циклы цепью с двумя аминокислотными остатками на изгиб. Связи N-H и С=0 в этой структуре ориентированы преимущественно параллельно оси цепи.
Такую же модель независимо предложили в 1947 г. Г. Цан и в 1948 г. Т. Шиманучи и К. Мидзусима [53-55]. Она отличалась от ранее предложенной аналогичной структуры Хаггинса тем, что в ней связи С“-Н нависают над семичленными циклами (расположены аксиально), а боковые цепи аминокислотных остатков направлены в сторону, т.е. расположены экваториально. В структуре Хаггинса имеет место противоположная относительно цикла ориентация связей С“-Н и Са-СР. Однако модель Амброзе, Цана и Мидзусимы, как и модель Хаггинса, не удовлетворяет эксперименту, так как может испытывать лишь вдвое меньшее, чем наблюдается в опыте, удлинение при переходе от a-формы к полностью вытянутой (3-форме.
Интересные результаты были получены К. Бэмфордом и соавт. [50] при рентгеноструктурном исследовании ориентированных волокон и пленок поли--у-метил-?-глутамата и некоторых других синтетических полипептидов. Было показано, что гомополипептиды, как и фибриллярные белки, могут существовать в двух формах - свернутой (а) и вытянутой ((3) - и подвергаться аналогичному обратимому а ^ (3-переходу. По мнению Бэмфорда, a-форма представляет собой ленточную структуру с двумя остатками на изгиб, а Р-форма - полностью
18
вытянутую пептидную цепь. В этой работе впервые обращено внимание на важную роль в формировании структуры среды, из которой регенерируется полипептид. Показано, например, что муравьиная кислота благоприятствует образованию (3-модификации, а метакрезол -a-модификации поли-у-метил-?-глутамата.
В 1950 г., за несколько месяцев до опубликования серии исследований JI. Полинга и Р. Кори, появилась большая работа JI. Брэгга, Дж. Кендрью и М. Перутца [56], которая как бы подвела черту под структурными исследованиями белков и полипептидов начального периода. В этой работе анализируются структурные модели Астбери, Хаггинса, Цана и других авторов и предлагается ряд новых моделей. Однако, по-прежнему, речь идет о возможных типах укладки основной пептидной цепи. Авторы также рассматривают свои первые результаты рентгеноструктурного изучения гемоглобина и миоглобина. При анализе возможных структур пептидного остова Брэгг, Кендрью и Перутц принимают геометрические параметры пептидной группы, близкие к параметрам Хаггинса и согласующиеся с более поздними данными Кори. Так, длина связи Са-С' считается равной 1,52 А, C'-N - 1,36 А и С'=0 - 1,24 А. Валентные углы при атоме Са приняты тетраэдрическими (109°28'), а при атоме N - или тетраэдрическими, или тригональными (120°). Длина водородной связи N-H...C=0 составляет 2,85 А. Ее направленность строго не лимитируется, но авторы по мере возможности стремятся к линейному расположению связей N-H и С=0. JI. Брэгг, Дж. Кендрью и М. Перутц приняли постулат М. Хаггинса о спиральной симметрии полипептидной цепи с целочисленным порядком винтовой оси, но отвергли его второй постулат о том, что каждый элемент основной цепи должен находиться в одинаковых отношениях с соседними элементами (принцип эквивалентности). Так же как и Хаггинс, они придают огромное значение водородной связи N-H...C = 0 в формировании структуры основной цепи и считают наиболее стабильными только те из них, которые полностью насыщены ими. Предложенная авторами классификация спиральных структур является общепризнанной и в настоящее время [56]. В основу ее положено разделение структур по симметрии пептидного остова и размеру циклов с водородными связями.
