Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
В физической теории нативная конформация белка представляет собой плотно упакованную структуру. При ее формировании внутримолекулярные взаимодействия валентно-несвязанных атомов оказываются превалирующими над межмолекулярными. Далее предполагается, что в нативной
конформации белка имеет место согласов анность между всеми внутримолекулярными невалентными взаимодействиями атомов. Созданная на основе бифуркационной теории и обобще ния ряда физических свойств белковых молекул физическая теория, в свою очередь, стала исходной для разработки специального метода расчет а трехмерной структуры белка по известной аминокислотной последовательности.
Решающую роль в создании количественного метода сыграли положения о гармонии всех внутриостаточных и межостаточных взаимодействий и их преобладающем энергетическом влиянии над взаимодействиями белковой цепи с молекулами и ионами окружающей среды. Одно из этих положений позволило разделить проблему структурной организации белка на три менее громоздкие и поддающиеся последовательному решению частные проблемы: ближних, средних и дальних взаимодействий. В результате специально разработанной классификации пептидных структур на конформации, формы и шейпы стало возможным получение достоверных количественных данных о конфор-мационных состояниях целых наборов структурных вариантов различных таксономических групп, ограничившись детальным анализом их отдельных представителей. Классификация настолько сократила объем вычислительных работ, что сделала реальным расчет трехмерных структур б е; л ков, на первых порах низкомолекулярных. Изложенные в книге результаты априорных расчетов структур трипсинового ингибитора, сложного фрагмента нейротоксина II и большого числа олигопептидов, состоящих из десятков аминокислотных остатков, свидетельствуют об адекватном отражении предложенными теориями (бифуркационной и физической) структурной самоорганизации белков и пептидов и реальности предсказания их нативных конформаций.
В рамках теоретического направления рассмотрен подход к решению обратной структурной задачи пептидов и белков, позволяющий целенаправленно конструировать наборы искусственных аналогов природных аминокислотных последовательностей по ыаперед заданным пространственным формам.
Третье направление исследований механизма свертывания белковой цепи в нативную конформацию строится на предположении о наличии особого стереохимического кода (второго генетического кода).
Автор выражает глубокое чувство признательности В.В. Егоровой, Н.Н. Шумаковой, Т.И. Яковлевой, Л.И. Петровой и И.М. Приваловой за неоценимую помощь в подготовке рукописи к печати.
Введение
БИОСФЕРА, НАУЧНОЕ МЫШЛЕНИЕ И ПРОБЛЕМА БЕЛКА
Сегодня, в самом конце XX в., уместен вопрос о том, какие в уходящем столетии произошли события фундаментальной важности в физике, химии и биологии, которые не только оказали глубочайшее воздействие на естественнонаучную и техническую сферы деятельности человека, но и кардинальным образом затронули его духовный мир, культуру, восприятие природы и самого себя. Каким в конечном счете, если иметь в виду все естествознание, назовут наш век потомки? Полагаю, они назовут его веком становления квантовой механики, молекулярной биологии и физики открытых систем.
Появление квантовой механики (1920-1930-е годы) проявилось в создании теории строения атомов, квантовой теории валентности, теории строения молекул и квантовохимических методов расчета. Огромное значение имела разработка квантовой теории дисперсионных взаимодействий атомов и молекул. Квантовая механика объединила науку о микромире с классической физикой, установила, обосновав периодическую систему элементов Д.И. Менделеева, неразрывность физики и химии и стала единой основой изучения физических и химических явлений.
Рождение молекулярной биологии (1940-1960-е годы) означало определение химического и пространственного строения белков, нуклеиновых кислот и молекул других соединений живой материи, а также установление универсальности генетического кода и молекулярного механизма наследственности и изменчивости, общности биохимических принципов метаболизма и морфологического построения всего живого и многое другое. В результате органический мир предстал не как хаотическая и устрашающая своим многообразием совокупность видов и форм, а как иерархически упорядоченная система, имеющая единую молекулярную структурную организацию.
Вплоть до середины XX в. развитие биологии происходило путем ступенчатой редукции - последовательного перехода от изучения более сложных биосистем к изучению менее сложных, в соответствии с субординационной структурной организацией живой природы. В своем движении от высшего к низшему, от функции к структуре биология, наконец, подошла к исследованию простейшего уровня биологических систем - их молекулярного "дна". С появлением молекулярной биологии и ее составной части - молекулярной генетики, наука обрела качественно новое представление о единстве, целостности и субординационной взаимосвязи
