Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
Несмотря на то что код, определяющий соотношение между первичной и третичной структурами белка, не расшифрован, делаются попытки предсказания пространственной структуры белка по известной первичной структуре, а также решения обратной задачи — подбора такой последовательности аминокислот, которая обеспечивала бы формирование третичной структуры заданного типа. Такое решение получено пока для относительно простых структур. Удалось сконструировать аминокислотные последовательности, не существующие в
147
природе и не являющиеся близкими аналогами природных которые тем не менее способны формировать компактную пространственную структуру заранее заданного типа. Иными словами, сделаны первые шаги к синтезу белков de novo.
Один из таких белков представляет собой пучок из четырех а-спиралей, соединенных петлями. По такому же Типу образована пространственная структура природных миогемэритрина и цитохрома с'. Последовательность а-спиральных участков этого белка такова: Gly—Glu—Leu—Glu—Glu—Leu—Leu—Lys—Lys—Leu—Lys-^ilu—Leu—Leu—Lys— Gly, а соединяющих их петель —Pro—Arg—Arg—. Распределение же участков вторичной структуры в пептидной цепи следующее* Met-c*-спираль—петля—а-спираль—петля—а-спираль—петля—а-спираль—СООН.
Этот белок, ген которого был синтезирован и клонирован в бактериальных клетках, удалось выделить. Показано, что он достаточно устойчив, например для его развертывания при комнатной температуре требуется 7М раствор солянокислого гуанидина.
Другой белок, полученный de novo, также представляют собой пучок о-спиралей, образованных последовательностями, содержащими только серин и лейцин. Он способен встраиваться в мембраны и формировать каналы, проводящие катионы через фосфолипидную бислойную мембрану. Таким образом, удалось создать заново структуру, обладающую хотя бы несложной функцией. Описан и синтезирован de novo /^-структурный белок. Делаются попытки создания ферментов de novo.
ГЛАВА 7
ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА БЕЛКА
Четвертичной структурой называют размещение в пространстве взаимодействующих между собой субъединиц, образованных отдельными полинеитидными цепями белка.
В формировании четвертичной структуры участвуют не пептидные цепи сами по себе, а глобулы, образованные каждой из этих^ цепей в отдельности. Таким образом, понятие четвертичной структуры относится к ансамблю глобул. Взаимодействие между последними достаточно сильно, так что ансамбль выступает как единая молекула, в то же время каждая из объединившихся глобул — субъединиц — сохраняет значительную автономию, как правило, выраженную гораздо ярче, чем автономия домена в рамках третичной структуры.
Известны, однако, случаи, когда два или несколько полипептидов составляют единую глобулу. Как правило, это является следствием
148 ' /
ограниченного протеолиза г- локального расщепления на отдельные отрезки первоначально целостной полипептидной цепи, образовавшей глобулу по обычным правилам формирования третичной структуры. Такие белки, естественно, не следует относить к числу имеющих четвертичную структуру.
Примером может служить инсулин. Его мономер построен из двух пептидных цепей А и В, содержащих соответственно 21 и 30 аминокислотных остатков. Однако эти цепи образуют единую структуру, получающуюся после "вырезания" соединяющего их пептида С из молекулы проинсулина, поэтому нет оснований считать их субъединицами. Другой пример —. конканавалин А (молекулярная масса 26 кДа). Этот растительный белок относится к лектинам и специфически связывается с углеводными компонентами на поверхности клеток. Очищенный конканавалин представляет собой смесь целых и поврежденных про-теолизом молекул, причем в последних пептидная цепь расщеплена на два фрагмента с молекулярными массами 20 и 6 кДа. Понятно, что такие поврежденные молекулы по структурной организации не отличаются принципиально от неповрежденных и нет оснований приписывать им четвертичную структуру, несмотря на наличие двух пептидных цепей.
Следует еще раз подчеркнуть, что речь идет о белках, формирующих единую глобулу. В некоторых белках полипептиднаЯ цепь образует при свертывании несколько глобул (доменов), между которыми устанавливается система нековалентных взаимодействий. Последующее протеолитическое разрезание участков цепи, соединяющих домены между собой, делает их вполне автономными, переводит в ранг субъединиц, формирующих четвертичную структуру.
Иногда в литераТуре используют термин "агрегат" как синоним понятия "четвертичная структура", с чем трудно согласиться, поскольку последнее подразумевает весьма высокий уровень организации — объединение субъединиц в. молекулу, стабилизированную системой нековалентных взаимодействий. ТоЧно так же нет оснований классифицировать как четвертичную структуру надмолекулярные (например, мультиферМентные) комплексы или протяженные структуры, такие, например, как оболочки фагов (рис. 7.1) или белковые кристаллические тела включения в некоторых бациллах, хотя в механизме их образования немало общего с формированием четвертичной структуры.
