Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
или (несколько функциональных центров белка могут объединяться в одном крупном образовании и устанавливать кооперативное взаимодействие с какими-либо протяженным^ биологическими молекулами. Например, за счет существования четвертичной структуры иммуноглобулины типа G объединяют в одной молекуле два идентичных центра связывания антигена, позволяя 'в-то же время в известных пределах изменять расстояние между ними за счет конформационной гибкости. Кооперативность взаимодействия таких антигенсвязывающих центров с макромолекулярными антигенами, например бактериальными стенками, делает комплексы антиген—иммуноглобулин гораздо более прочными, чем это наблюдалось бы для мономерного белка.
Не менее важно существование большого семейства ДНК-связыва-ющих белков в виде димеров, содержащих опять-таки два идентичных
VJ * *
участка связывания. Такие белки, как следствие, способны прочно связываться с повторяющимися последовательностями' в двух цепяз двуспиральной ДНК. По такому принципу'построены по крайней мере некоторые белки-репрессоры, в частности сго-репрессор фага Л. Для нескольких семейств белков, взаимодействующих с нуклеиновыми кислотами, возможно, по-видимому, образование димеров, из одинаковых (гомодимеры) и разных (гетеродимеры) субъединиц. Понятно, что функциональная роль гомо- и гетеродимеров существенно отличается, так как оказывается различной зона белка, способная связываться с соответствующим участком ДНК. Следовательно, само образование четвертичной-структуры регулирует функцию таких белков.
4. Регуляторная функция. Главная функциональная особенность четвертичной структуры, по-видимому, смысл ее существования, состоит в том, что относительно слабые взаимодействия между субъединицами, характер которых существенно зависит от третичной структуры каждой из них, особенно удобны для регуляторных воздействий, управления активностью белков. Ввиду относительной слабости меж-субъединичных контактов изменения в третичной структуре какой-либо субъединицы, вызванные ее взаимодействием с субстратом или иным лигандом, -передаются на зону ее контакта с другой субъединицей, изменяя характер этой зоны. Такое изменение приводит к перестройке всей четвертичной структуры и обеспечивает передачу эффекта от одной субъединицы к другим, объединенным в ее рамках (см., например, гл. 8 и 12).
Зона контакта между субъединицами, будучи относительно слабым элементом белковой структуры, легко воспринимает и изменения, происходящие при посттрансляционной модификации белка, например при включении или отщеплении фосфатного остатка (см. гл. 11), что опять-таки используется как регуляторный механизм.
6-56 161
Рис. 7.4. Четвертичная структура ао-партаткарбашштрансферазы Е.сок
С1-С6 - каталитические субъединицы, образующие два гримера С1-СЗ и С4-С6; R1-R2, R3-R4,h R6-R6 - димеры регуляторных субъединиц; eg, ро, ап и &1 -домены, из которых построены эти субъединицы; стрелками показаны оси симметрии
Примером белка, четвертичная структура которого обеспечивает очень сложную регуляцию, будучи и сама весьма непростой, является аспартаткарбамилтранс-фераза Exoli (рис. 7.4). В этом ферменте, ключевом в биосинтезе пиримидинов, шесть каталитических субъедцниц С объединяются в два тримера, которые в ответ на присоединение субстратов могут в большей или меньшей степени взаимодействовать между собой. Регуляторные субъединицы & образуют три димера, имеющие контакт с каталитическими субъединицами. Это позволяет ингибировать фермент СТР (конечным продуктом пути биосинтеза пиримидинов) и активировать его АТР, видимо, за счет изменения
конформации регуляторных субъединиц, которое через перестройку четвертичной структуры передается на каталитические субъединицы. Стехиометрия четвертичной структуры фермента отвечает формуле (Са)г№)**
ГЛАВА 8
/
ГЛОБИНЫ
*
. * . • * ‘ >
Глобины — семейство эволюционно родственных белков, которые способны обратимо связывать кислород ¦ обеспечивают его хранеиие и транспорт л биологических системах. f
Глобины широко распространены в мире животных. Легглобин — белок, содержащийся в клубеньках бобовых растений, — также. относится к глобинам. Глобины принадлежат к так называемым сложным белкам и содержат характерный небелковый компонент. (простетическую' группу) — *&А, представляющий собой комплекс двухвалентного железа и порфирина:
162
соон соон
л . , . *
Гем
Гем играет ключевую роль в функционирование глобинов, так как именно к нему, точнее — к включенному в его структуру иону двухвалентного железа, присоединяется молекула кислорода.
Особенность глобинов состой^ в том, что в норме связывание молекулы кислорода не вызывает окисления железа до трехвалентного. Функциональный смысл этой особенности понятен — окисление привело бы -к расходованию кислорода и сделало бы невозможным его транспорт и хранение. Таким образом, при анализе строения этих белков следует уделить главное внимание способу связывания кислорода и молекулярным механизмам, которые позволяют управлять его присоединением и отщеплением.
