Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
рнулся "на круги своя"? Последующие события показывают, что нет. no-SS-продукт (Cys30-Cys51), образовавшийся в конце второй стадии сатурации из трех ди-БЭ-продуктов, в отличие от продукта с тем же ульфидным мостиком первой стадии наделен способностью переходить a-SS-метастабильное состояние с двумя нативными связями Cys5-Cys55 ys30-Cys51, к которым вскоре присоединяется третья связь Cys14-Cys38.
' Таким образом, свертывание полипептидной цепи БПТИ как будто бы ь отвечает элементарным требованиям, которым должен удовлетворять Еожный процесс, чтобы быть надежным и быстрым. Наблюдаемый ¦рханизм сборки белка, на первый взгляд, представляется недостаточно 1рследовательным, усложненным излишне большим количеством прямо не Ьязанных ни с начальным, ни с конечным состоянием промежуточных |родуктов и, следовательно, перегруженным многочисленными переходами между ними. Чтобы понять неизбежность и необходимость всего |ого, что совершается самопроизвольно в реальном процессе организации (ррехмерной структуры БПТИ, требуется ответить на следующие конк-рггные вопросы.
1. Почему ди-БЗ-продукт (Cys5-Cys55, Cys30-Cys51) не мог быть обракован сразу же из первоначального монодисульфидного производного со |рязью Cys30-Cys51? Чем вызвано превращение MOHo-SS-производиого $У*30 -Cys51) в различные ди-ББ-продукты, их последующее разрушение с повторным возвращением к тому же монопроизводному?
2. В чем причина максимальной устойчивости у моно- и ди-ББ-мета-ргабильных промежуточных состояний дисульфидной связи Cys30-Cys51?
3. Почему не могла быть реализована еще одна возможность в выборе |олее короткого пути свертывания через прямой перевод ди-ББ-продукта igCys14-Cys38, Cys30-Cys51) в нативную трехмерную структуру белка путем •бразования третьей дисульфидной связи Cys5-Cys55?
Перед тем как ответить на эти вопросы и приблизиться к пониманию ^действительного механизма свертывания полипептидной цепи БПТИ, вапомним некоторые особенности рассматриваемого явления ренатурации ревете предложенной неравновесной термодинамической теории и физической теории структурной самоорганизации белков. Во-первых, все со-#ытия, совершающиеся в процессе свертывания полипептидной цепи белковой молекулы, являются беспорядочными; возникновение как обратимых, так и необратимых флуктуаций имеет исключительно случайный «арактер. Во-вторых, флуктуации тем более необратимы, чем ближе они Подводят пространственное строение фрагментов белковой цепи к конфор-Иационным состояниям, реализующимся в нативной структуре молекулы в-третьих, появление актуальных для каждой стадии свертывания белка веобратимых флуктуаций всегда неизбежно и своевременно.
Механизм структурной самоорганизации белка - это спонтанная трансформация случайных конформационных отклонений в строго направленную и детерминирующую процесс последовательность событий. Автоматизм процесса гарантирован возможностью осуществления на любой стадии сборки белка перебора всех комбинаций случайных флуктуаций, включающих необратимые, бифуркационные флуктуации. В самом начале |>енатурации механизм свертывания полипептидной цепи представляет
собой, по существу, аддитивную сумму нескольких процессов, возникаю, щих одновременно и идущих параллельно, практически независимо друг 0? друга на нескольких участках. Каждый из них включает сборку небольшого (~10 остатков) олигопептидного фрагмента в конформационно жесткую нуклеацию. Как уже отмечалось, беспорядочно-поисковый механизм здесь по продолжительности вполне приемлем и неизбежно приведет к возникновению бифуркационной комбинации необратимых флуктуаций. По ходу дальнейшей сборки во взаимодействия вовлекается все большее число остатков, что, однако, не снижает скорость процесса и не ставит под сомнение реальность беспорядочного перебора случайных отклонений. Включение дальних взаимодействий сопровождается резким сокращением конформационных степеней свободы и количества возможных флуктуаций. С течением процесса вероятность возникновения необратимых флуктуаций возрастает, достигая максимума в самом конце сборки.
При рассмотрении механизма ренатурации БПТИ состояние белковой цепи на пути от статистического клубка к нативной конформации оценивалось, следуя Крейтону [7], по дисульфидным связям (см. рис. IV. 17). Считалось, что чем больше их число и чем ближе они подходят к системе дисульфидных связей конечной структуры, тем дальше продвинулся процесс сборки. При экспериментальном изучении ренатурации белков альтернативного, столь же надежного способа идентификации структуры промежуточных метастабильных состояний практически нет. Действительно, дисульфидная связь является удобным критерием. Она указывает на сближенность определенных участков белковой цепи на этапах свертывания, надежно характеризует как исходное, полностью денатурированное состояние, так и конечную, нативную трехмерную структуру. И тем не менее способ идентификации промежуточных состояний только по дисульфидным связям не может пролить свет на многие важные детали механизма ренатурации и ответить на поставленные вопросы. Возникновение этих связей является следствием, а не причиной самоорганизации белковой цепи.
