Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Протеиндисульфи д из о мераза (восстановленная форма)
Протеиндисульфи д из о мераза (окисленная форма)
Видимо, такую же роль может играть и сам тиоредоксин, причем in vivo катализируемый этими ферментами дисульфидный обмен сочетается с образованием все большего числа дисульфидных связей в белке-субстрате за счет действия системы восстановленный глутатион — окисленный глутатион по схеме
+ 2GSH
Восстановленный глутатион
В ряде случаев медленной стадией, лимитирующей скорость ренатурации белка, оказывается цис,тпрапс-иэомериэация отдельных пептидных связей, прежде всего образованных иминогруппой пролина. Как уже отмечалось при обсуждении вторичной структуры (см. гл. 5), разница в энергии таких цис- и транс-пептидных связей невелика, поэтому переход одного изомера в другой при денатурации белка вполне вероятен. Обратный переход из цис-формы, как правило, неблагоприятной для свертывания, в транс-форму — ту, в которой и существует подавляющее большинство пептидных связей в белке, также требует определенной энергии активации. Ввиду этого молекула, еще не завершившая образование пространственной структуры, вынуждена как бы "дожидаться" благоприятной изомеризации пептидной связи пролина. >
139
S" 3
Белок*^ + GSSG —> Белок^ I
XSH Ч
Окисленный
глутатион
-S Н-
Белок-субстрат 1 +'
-S н-
II
-S-H
Белок-Субстрат '¦ +
-S-H
Существует весьма распространенный фермент — пролил-цис,трано-иэомераза (в эукариотических клетках это циклофилин, способный специфически связывать антибиотик — иммунодепрессант циклоспорин). Он катализирует цис,транс-изомеризацию пептидных связей пролина и тем ускоряет свертывание цепи в компактную структуру.
Заметим, что два упомянутые фермента, катализирующие ренатура-цию белка, все же далеко не обеспечивают тех скоростей свертывания полипептидной цепи, которые соответствовали бы скорости трансляции. Установлено, что при формировании пространственной структуры белка in vivo полипептидная цепь не предоставлена сама себе, а взаимодействует с целым рядом специализированных белков, получивших название шаперонов, функция которых — обеспечить быстрое нахождение Правильной пространственной структуры.
Известен ряд семейств шаперонов,' которых особенно много среди так называемых белков теплового тока. Последние названы так, потому что они синтезируются клерками в больших количествах в ответ на воздействия, неблагоприятные для эффективного свертывания третичной структуры белков, в частности на повышение температуры. Однако они образуются и действуют и в нормальных условиях.
Одно из семейств шаперонов составляют так называемые стресс-белки 70 эукариотических клеток, имеющие молекулярную массу около 70 кДа. Они образуют комплексы с еще не завершившими свертывание полипептидными цепями, предотвращая их взаимодействие между собой и нежелательную агрегацию. Эти белки состоят из двух взаимодействующих между собой доменов. Один из доменов образует комплекс с участками развернутой полипептидной цепи, другой — связывает АТР и способен расщеплять его, являясь медленно действующей АТРазой. При гидролизе АТР белок переходит в другое кон-формационное состояние и его комплекс с полипептидной цепью распадается.
Полипептидные цепи белков, которые подлежат транспорту из цитоплазмы, за счет образования комплексов со стресс-белками 70 удерживаются в развернутом, наиболее приспособленном для переноса через мембрану состоянии. Продолжительность жизни таких комплексов задается, по-видимому, временем, требующимся для внутримолекулярного гидролиза АТР, связанного стресс-белками 70 (ср. гл. 12). Пока не ясно, катализируют ли эти белки непосредственно само образование вторичной или третичной структуры. Не исключено, что их роль ограничивается предотвращением нежелательных для этого процесса межмолекулярных взаимодействий, агрегации еще не свернутых полипептидных цепей.
140 -
Еще одну группу широко распространенных белков, вовлеченных в формирование третичной структуры, составляют так называемые шапе-ронины — белки, кодируемые генами GroEL и GroES у E.coli. Белки GroEL образованы субъединицами с молекулярной массой около 60 кДа, которые формируют своеобразную' четвертичную структуру, построенную из двух лежащих одно на другом колец по семь субъединиц в каждом. Предполагают, что частично свернутая полипептидная цепь располагается на поверхности такого кольца. Отдельные ее участки, связанные субъединицами шаперонина с различной прочностью, могут высвобождаться из комплекса и формировать свойственную им вторичную структуру, не встречая помех со стороны соседних участков или других полипептидных цепей, удерживаемых в связанном состоянии. В таких условиях формирование регулярных элементов вторичной структуры происходит как бы поочередно. По завершении этого процесса комплекс распадается, что зависит, как и в рассмотренном выше случав, от расщепления АТР, связанного СгоЕЬ-белком. Белки GroES с молекулярной массой 10 кДа ассоциируют с белком GroEL и каким-то образом регулируют его АТРазную активность и, значит, время жизни комплекса.
