Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
этом^г трудно Представить, чтобы четвертичная структура развилась как сН'осОб’^ащйты От них.’
“• Можно предположить, что четвертичная структура способна выполнять с(дну или несколько следующих функций.
1. Объединений нескольких взаимосвязанных функций в единой структуре. Эта особенность* четвертичной структуры лежит в основе пространственной Организации, совмещения' в единой структуре нескольких функционально активных центров, каждый Из которых размещает^ на отдельной субъединице — такова, например, РНК-полиме-раза. ИнОгда по сходным Принципам, но гораздо более сложно, организуются очень крупные полиферментные комплексы: •
2. АрхитектурНаЯ функция. Четвертичная структура позволяет формировать из сравнительно небольших глобулярных субъединиц пространственные1 образования весьма сложной конфигурации, Обеспечивающие специфические функциональные возможности белка. '
\F?k;:;y ферритина (белок животных) моЛекула построена из 24 субъединиц, окружающих большую внутреннюю полость. Эта полость предназначена для хранения оксида железа — в ней размещается До 3500 группировок FeO.OH (рис. 7.3). Еще один пример такой же функции — формирование двумя субъединицами небольшого белка утеро-глобина полдсти размером 15*7*8 А, которая служит для связывания стероидного гормона — прогестерона. Субъединицы фермента трипто-фансинтетазы E.coli катализируют две реакции:
- 1. 1 ¦ * '' •; * ч •*'
ot-Реакция— Индoл-3-глицepoфocфat —> Индол +
: 4- ЕИГлицеральдегид-З-фосфат
, , . Si , . i , *
¦% . «. • f ¦ *..! • j • . • > . 1 • * •» . »I • • •
обеспечивается о-субъединицей
:! • ¦..: • ¦ •
' ч ¦ ^Реакция — L-Серин + Индол —> L-Трйптофан + НгО
,'П’.! 1 . v г . , .
— ДИМером /^-субъединиц. Объединение этих субъединиц в четвертичную структуру а2/?2 открывает возможность проводить суммарную реакцию: • ' * ' 1' :
* . • * * * .
• S * > !> ’ . ) ' . * "
L-Серин + Индол-З-глицерофосфат ——> L-Триптофан. +
+ D-Глицеральдегид-3-фосфат.
Существенно, что продукт первой реакции — индол — служит субстратом второй, которая протекает с участием другого каталитического центра'. Четвертичная структура этого фермента, который можно рассматривать как прообраз полиферментных комплексов, построена так, что субъединицы образуют своего рода туннел?, fro которому индол
15&
перемещается от одного центра к другому, не переходя в раствор. Этим обеспечивается высокая эффективность суммарного процесса, приводящего к синтезу триптофана. Очевидно, что в рассмотренном случае реализуется и принцип объединения функций в единой структуре.
По-видимому, некоторые белки, которые соединяют в единой структуре две взаимосвязанные функции, могли проходить в своей эволюции стадию формирования четвертичной структуры из двух самостоятельных субъединиц. В дальнейшем , произошло слияние их структурных генов и, следовательно, объединение полипептидных цепей ’ в одну. В результате, как можно предполагать, субъединицы как бы перешли в ранг доменов в единой молекуле.
четвертичной структуры последо- Заложенные в четвертичной структуре вательно объединяются в димеры,
тетрамеры, гексамеры, октамеры возможности используются и при создании функциональных центров белков. Так, активные центры ряда дегидрогеназ формируются аминокислотными остатками, расположенными на разных субъединицах этих ферментов. Это позволяет организовать активный центр, охватывающий субстрат со многюс сторон, изолировать его от воды. Например, в алкогольдегидрогеназе лошади "карман", в котором находится активный центр, образован боковыми цепями аминокислот, принадлежащих двум одинаковым субъединицам. Субъединица 1 дает для этого три остатка лейцина, по два — серина и фенилаланина, по одному — вали-на, изолейцина, пролина и треонина. Субъединица 2 — остатки метионина, лейцина и серина.
В триозофосфатизомеразе зона связывания субстрата также образована двумя субъединицами, которые при взаимодействии с фосфатной группой субстрата сближаются, закрывая его от окружающего растворителя, так'что реакция протекает при полном его отсутствии. Центр связывания антигена иммуноглобулином образован аминокислотными остатками, расположенными на двух полипептидных цепях — легкой и тяжелой — иммуноглобулина.
3. Обеспечение множественных взаимодействий белка с протяженными структурами. За счет образования четвертичной структуры два 160 ' ‘
;
I
Рис. 7.3. Четвертичная структура ферритина
Ферритин - гетерополимерный белок, построенный' из 24 структурно близких легкой и тяжелой субъединиц. Молекула представляет собой полую сферическую оболочку, пронизанную каналами, через которые внутрь поступают ионы железа. По-видимому, субъединицы в ходе формирования
