Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Еого строения белковых молекул не привели к желаемым результатам, 'олько этим, вероятно, можно объяснить также ни на чем не основанное утверждение о существовании двух стабильных структур белков - "жидкой" и "твердой" и введение еще одного специального стереохимического Цода — П-К, транслирующего первую структуру во вторую. Свое Обозначение он получил в честь Л. Полинга и Р. Кори, хотя они не имеют |[ нему никакого отношения. "Жидкий" белок является биологически |ктивным и может существовать только в разбавленных растворах; Экспериментально его структура не идентифицируется и, следовательно, остается неизвестной, При кристаллизации белка, а также в концентрированных растворах "жидкая" структура переходит в "твердую", которая Может наблюдаться с помощью рентгеноструктурного анализа. Причины ^затвердевания" Меклер и Идлис видят в потере белком конформационной •вободы, вызванной ассоциацией молекул и изменением внешних условий.
Опасение, что пространственное строение белков в кристаллической решетке отличается от строения в растворе возникло давно, еще До расшифровки первых рентгенограмм белковых молекул. Ф. Крик, Дж. Кендрью и М. Перутц в начале 1950-х годов обращали внимание на Существенные различия в свойствах кристаллов белков и низкомолеку-Яярных соединений. Для первых прежде всего характерна высокая Степень гидратации, так что приблизительно треть веса белкового кристалла составляет вода. Поскольку природа среды определяет структуру белка, она не должна изменяться при кристаллизации. Это подтверждается экспериментально. По данным ЯМР в белковых кристаллах вода Имеет наряду с гидратной также и "жидкую" фазу. Далее, в кристаллах белков имеется небольшое число контактов между соседними молекулами.
Например, в кристаллах миоглобина и гемоглобина их от 5 до ю лизоцима - всего 5. Дж. Рапли, детально изучивший этот вопрос, в сво'е^ обзоре пишет: "...кристалл глобулярного белка можно рассматривать как упорядоченный и открытый ансамбль компактных молекул, имеющих почти что минимальный контакт с областью, не занятой тверды^ веществом. Эта область составляет около половины объема кристалла-она непрерывна, заполнена растворителем, аналогичным основной массе жидкости, и состоит из каналов, способных вместить молекулы соединений с молекулярной массой более 4000" [354. С. 257]. Полностью исключить возможность отклонения структуры белка в кристалле от структуры в растворе тем не менее нельзя. Но несомненно и то, что в большинстве случаев изменения могут коснуться только положений некоторых боковых цепей в областях контактов на периферии глобулы. Вероятность, что конформационные нарушения произойдут, и произойдут именно в активном центре, невелика, конечно, в том случае, когда кристаллизация осуществляется в условиях, близких к тем, при которых фермент или другой белок проявляет активность. При идентичности структур фермента в кристалле и растворе различия в эффективности катализа могут быть обусловлены лишь разными условиями диффузии субстрата и продуктов реакции и стерическими затруднениями для конформационных перестроек активного центра. Дж. Рапли по этому поводу замечает: "...кристаллический белок обладает ферментативной активностью, и, хотя его свойства несколько отличаются от свойств растворенного белка, сам факт каталитического действия кристаллического фермента служит достаточно убедительным аргументом против предположения о большом изменении конформации в процессе кристаллизации" [354. С, 271]. Таким образом, можно заключить, что рентгеноструктурные данные почти всегда правильно отражают укладку основной цепи белка и, как правило, буквально воспроизводят биологически активную конформацию. Поэтому все, что говорится Меклером и Идлис о "жидком" и "твердом" белке, по моему мнению, представляется глубоко ошибочным и выглядит не более, чем попыткой спасти идею стереохимического кода. Неудачно также отождествление "жидкого" белка с "расплавленной глобулой". Трудно предположить, что короткоживущее промежуточное состояние, которое возникает на последней стадии свертывания полипептидной цепи и о котором пока имеется лишь туманное предствление, является активной формой белка, способной функционировать длительное время.
Возражения принципиального порядка вызывает также выбранный Меклером и Идлис способ трансляции гипотетической "жидкой" формы белка в "твердую" трехмерную структуру с помощью кода П-К. Авторы работы [352] утверждают, что согласно коду П-К аминокислотные остатки, принадлежащие к одному из трех компонентов связности графа кода А-А [355], узнают друг друга и соединяются посредством так называемых П-К-связей, являющихся пептидными водородными связями NH...OC а-сниралей и р-складчатых листов. Образование совокупности таких связей и вызывает конформационную перестройку всей белковой глобулы и вместе с сохранившимися А-А-связями стабилизирует "твердую" трехмерную структуру белка.
[,При интерпретации кода П-К Меклером и Идлис, на мой взгляд, упущены две принципиальные ошибки, лишающие код физического (ысла. Первая заключается в нереальности исходной посылки о том, что юстранственное строение глобулярных белков почти сплошь состоит из •гулярных вторичных структур, обладающих бесспорной предпочтитель-рстью по энергии и скорости возникновения перед нерегулярными юрмами полипептидной цепи. Такое представление сформировалось в ачальный период структурных исследований белков (1930-1950 гг.). последствии выяснилось, что оно справедливо лишь по отношению к егулярным компонентам фибриллярных белков и ограниченной группе
