Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Thr 25 5,5
Ser 24 8 ¦
Pro 24 3
Trp 23 1,5
Glu 20 2
His 19 1
Asp 14,5 3
ТУг 13 2
Asn 10 2
Gin 6,3 2
Lys 4 0,1
Arg 0 0
к уменьшению объема находящихся с ними в контакте боковых радикалов. Все же было бы неправильным сводить стабилизирующее действие гидрофобного ядра только к его объему — структурная организаг-ция имеет немалое значение.
Примером может служить весьма тонкая зависимость стабильности белка гена V бактериофага f 1 и его мутантов от природы аминокислот, образующих гидрофобное ядро. Так, замена изолейцина-47 на валин устраняет одну метальную группу из гидрофобного ядра, замена вали-на-35 на изолейцин, напротив,, вводит дополнительную метальную группу. Следовательно, в двойном мутанте 11е-47 —> Val; Val-35 —> Не объем гидрофобного ядра остается таким же, как и в белке дикого типа, хотя упаковка гидрофобных групп во внутреннем ядре белка,
110
естёсТвенйо, должна несколько' йзме^
I
ниться:' Оба'- ‘мутанта/'4 Содерзкеш^иё одиночные Замены 11е-4Т —¦ Val и Yal-35 —> lie, как й двойной мутант,
О' котором говорилось Ьыше, * похожи на "исходный брелок по строению' и функции, однако значительно менее стабильны.
Гидрофобное ядро окружено наружной оболочкой, имеющей контакт с водой. В ней содержатся гидрофильные аминокислотные остатки, но
наряду с ними немкло и боковых цепей гидрофобных аминокислот — до половины их общего содержания.
Нередко образуются своего рода гйд-рофобные пятна, "лоскуты", которые
придают поверхности белка мозаич-
Рис. 6.2. Поперечное сечение нъш характер, чередуясь со строго , ч ^
. 1 ^ (скол) модели лизоцима куримого
гидрофильными участками. Такие.
'гидрофобные выходы могут иметь 1 - отчетливо' полярные группы, 2 -
функциональное значение — они фор- умеренно полярные, S - гидрофоб-
мируют гидрофобные участки зон Ввдив’ Г>последние осонцагг-
* рированы. внутри глобулы, но могут
связывания субстратов и других ли- выходить ^ поверхность, в частности
гандов, участвуют в белок-белковых во впадине активного центра (слева
взаимодействиях, в частности в стабй- i вверху). Полярные остатки форйиру^-
лизации четвертичной структуры. 107 о6оло^ку’ изРедка (например, сле-
_ ва внизу) проникая внутрь глобулы
Разумеется, границы между гидрофобным ядрбм и поверхностным слоем белка не так уж резки, более того, нередко обнаруживаются включенные в пространственную структуру ¦ ЬшлекуЛы воды, участвующие в поддержании ‘системы внутримолекулярных водородных связей путем образования мостиков между функциональными группами боковых цепей аминокислот!. ’ !.
• .1 ¦ ' 1 * ’ , 1 > - V / 4 1г
л 6:3. РОЛЬ ДИСУЛЬФИДНЫХ СВЯЗЕЙ В СТАВИЛИЗАЦИИ ; ч ТРЕТИЧНОЙ СТРУКТУРЫ НЕКОТОРЫХ БЕЛКОВ
Дисулъфидные связи образуются '¦ при ' окислении сближенных в пространственной структуре белка остатков цистеина’в 'остатки цисти-на. Как уже упоминалось, это единственный тип ковалентных связей, участвующих 6 дополнение к обсужденным выше нековалентным взаимодействиям в стабилизации третичной структуры. Дисульфидные
111
связи встречаются далеко не во всяком белке, более того, известны весьма стабильные, в том числе термостабильные, белки, совсем лишенные их. Таким образом, наличие в белке дисульфидных связей вовсе не является непременным условием его стабильности, однако роль этих связей нельзя и недооценивать.
Вклад дисульфидной связи в конформационную стабильность белка существенно. зависит от ее расположения в пространственной структуре. Полученные для ряда белков (панкреатической рибонукле-азы, лизоцима, легкой цепи иммуноглобулинов): оценки вклада дисульфидных связей в энергию стабилизации нативной пространственной структуры находятся в пределах 2,3 — 5 ккаль/моль. Значимость этих величин очевидна, если сравнить их с небольшой — порядка 10 ккал/моль — энергией стабилизации белковой глобулы. По-видимому, стабилизация белковой структуры дисульфидными связями объясняется прежде всего тем, что они, сохраняясь'в денатурированном белке, резко сокращают число возможных конфигураций развернутой полипеп-тидной цепи, понижая тем самым ее энтропию. -
Как следствие, переход от такой развернутой цепи, содержащей дисульфидные связи, к нативной компактной структуре оказывается сопряженным с меньшей убылью конформационной энтропии и, следовательно, более выгодным, чем прй отсутствии дисульфидных связей. Вероятно также, что сохранение в развернутой цепи ковалентных дисульфидных связей между участками, которым надлежит быть сближенными в нативной глобуле, облегчает поиск правильного пути образования пространственной структуры, благоприятно сказывается на кинетике ренатурации белковой молекулы.
