Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 94

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 .. 88 89 90 91 92 93 < 94 > 95 96 97 98 99 100 .. 232 >> Следующая

Высота молекулы, определяемая по ее боковой проекции, значительно превосходит обычную толщину липидного бислоя и свидетельствует о том, что ее мембранный фрагмент относительно невелик. Это хорошо согласуется с данными по измерению парциальных объемов связывающихся с белком детергентов, которые показывают, что гидрофобная область молекулы мала по сравнению с ее гидрофильными частями [623]. Прямых экспериментальных данных, однозначно указывающих на локализацию гидрофобного сегмента молекулы, в настоящее время нет. Однако сходство проекционных структур аденилатциклазы, белка натриевого канала и холинорецептора позволяет заключить, что внутримембранный фрагмент молекулы аденилатциклазы локализован в средней ее части и значительные по размеру участки полипептидной цепи экспонированы на обеих мембранных поверхностях.
Изучение проекционной структуры молекулы является лишь первой частью структурного исследования. Его результаты важны не только для последующей работы, но имеют самостоятельное значение. Достоверное выявление основных проекций зачастую позволяет исследователю уже на этом этапе составить представление о главных особенностях структурной организации молекулы. Очевидно, однако, что наиболее информативной будет реконструкция пространственной структуры. Существует несколько методов такой реконструкции. Выбор конкретного метода зависит от специфики объекта, геометрии электронно-микроскопической съемки, количества проекций и т.п. Рассмотрим общий принцип наиболее простой реконструкции на основе моноаксиальных проекционных данных, т.е. проекций, получаемых при наклоне объекта относительно одной оси. В этом случае трехмерную реконструкцию можно свести к серии двухмерных реконструкций. Трехмерный массив — тело реконструкции разбивается на ряд сечений вдоль оси наклона, которые реконструируются одно за другим на основе соответствующих наклонных проекций. Такой метод широко распространен в электронной микроскопии биологических объектов, так как он хорошо обобщается для любых ориентаций объектов, относительно быстр и не требует больших ресурсов памяти ЭВМ.
На рис. 1.81 представлены две полученные этим методом модели структуры кальмодулин-чувствительной аденилатциклазы мозга быка [624]. В основу реконструкции положены единичные наклонные серии изображений двух молекул фермента. "Нулевые" проекции молекул близки к приведенным на рис. 1.80, а,в и сильно отличаются друг от друга, поскольку молекулы имеют различную ориентацию относительно пленки-подложки. Тем не менее, как видно на рис. 1.81, обе модели имеют одинаковые размеры и схожи по форме.
212
Рис. 1.81. Модели трехмерной структуры аденилат-циклазы, синтезированные по наклонным изображениям двух частиц
Такие единичные реконструкции позволяют выявить лишь самые общие особенности структурной организации. Для получения статистически достоверной модели структуры необходимо сделать ряд подобных реконструкций и провести их усреднение. Одна трехмерная реконструкция дает статистически достоверную модель, если она производится на основе усредненных проекций. Однако в данном случае необходимо с помощью развивающихся в настоящее время методов классификации изображений отобрать гомологичные проекции для усреднения. Достаточно сложной является также задача определения относительных "углов наклона" различных проекций. Это обусловливает более высокую трудоемкость исследования одиночных молекул по сравнению с двухмерными кристаллами. В то же время современные темпы развития методов исследования непериодических образований позволяют надеяться, что в недалеком будущем эффективности обоих подходов сравняются.
* * *
Во многих случаях электронная микроскопия является единственным "прямым" методом изучения пространственной структуры. Это особенно очевидно при исследовании молекулярных комплексов, таких, как рибосомы или мультиферментные мембранные комплексы типа цитохром-с-оксидазы или Н+-АТРазы мембран митохондрий. Как уже отмечалось выше, наиболее информативно изучение объектов, имеющих упорядоченную структуру. Иногда упорядоченность надмолекулярной структуры присуща объекту исследования in vivo, например некоторым вирусам или клеточным органеллам. В редких случаях белки функционируют в биологических мембранах в виде двухмерных Кристаллов (бактериородопсин). Обычно белок сначала необходимо выделить из клетки, очистить до гомогенного состояния и, используя специальные методы, сформировать из него упорядоченную структуру:
213
двухмерный кристалл. К настоящему времени ряд белков получен в форме таких кристаллов, но лишь для некоторых из них электронномикроскопическое исследование позволило провести реконструкцию пространственной структуры. Примечательно, что почти все они относятся к интегральным мембранным белкам. Для непериодических объектов современные методы процессинга электронно-микроскопических изображений позволяют получить достоверную информацию об их проекционной структуре.
Используя приведенные выше данные, можно провести сравнение пространственных структур ряда функционально неродственных белков, таких, как, например, Na+, К+-АТРаза почек, белок быстрых натриевых каналов и аденилатциклаза мозга. Их объединяет то, что все они относятся к интегральным мембранным белкам и выполняемые ими функции имеют трансмембранный характер: перенос веществ или передача химических сигналов. По-видимому, благодаря этому их пространственная организация имеет ряд общих особенностей. Все они содержат в своем составе гидрофобный сегмент, локализованный в средней части молекулы. Значительные части полипептидной цепи экспонированы на обеих мембранных поверхностях. Причем в некоторых случаях, таких, как, например, аденилатциклаза, одна полипептидная цепь образует три последовательно расположенных домена: надмембранный, мембранный и внутриклеточный. В других, — например, Na+, К+-АТРаза, внутриклеточный домен образован а-субъе-диницей, тогда как (3-субъединица экспонирована практически целиком на внешней мембранной поверхности. Аналогичные особенности строения прослеживаются также и для других белков, функции которых имеют трансмембранный характер (ацетилхолиновый рецептор, цитохром-с-оксидаза или цитохром-редуктаза).
Предыдущая << 1 .. 88 89 90 91 92 93 < 94 > 95 96 97 98 99 100 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed