Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
, В гемоглобине ХаммерсмЬтп замена,Phe-42 в /2-цепи серином приводит к утрата весьма важного гидрофобного контакта с гемом. Более того, в гидрофобное окружение гема вторгается гидрофильная группа, а вслед за ней — вода. В результате дестабилизации гидрофобного, ядра /5-цепь оказывается неустойчивой, легко теряет гем, происходит нежелательное окисление железа.
В гемоглобине Бостон дистальный His, Е7 о-цепи заменен тирозином, фенольная группа которого образует ионную связь с ионом железа гема, не оставляя места для связывания молекулы кцслорода Аналогичная замена дистального гистидина на тирозин в /3-цепи приводит к образованию аномального гемоглобина Саскатун.
К весьма серьезным последствиям приводят замены- аминокислот в зонах контактов между субъединицами- Так, замена Туг-35 в /5-цепи на фенилаланин дезорганизует «1 — /31-контакт, так что- бёлок- распадается на мономеры.
179
Как уже отмечалось, нейтральными нередко оказываются мутацик, затрагивающие аминокислотные остатки на поверхности молекул ь|. Однако в гемоглобине S' (серповидно-клеточная анемия) замена по -верхностного остатка Glu-б в уЗ-цепи валином приводит к образований дезоксиформой надмолекулярных агрегатов — протяженных пучков, а затем и кристаллических структур. По-видимому,' появление гидрофобной аминокислоты в этой позиции недопустимо, так как ее боковая группа находит какую-то контактную площадку в другой части молекулы гемоглобина S, что и вызывает неконтролируемую агрегацию. Следует учитывать, что концентрация гемоглобина в эритроцитах очень велика и приближается к 35%, поэтому угроза образования агрегатов и..даже осадков весьма реальна. Агрегаты гемоглобина S вызывают искажение формы эритроцитов, нарушая кровообращение в капиллярах. » 1 *
Есть основания полагать, что мутация, приведшая к образованию гемоглобина S вместо гемоглобина А, произошла в средние века на Аравийском п-ве, откуда распространилась по путям миграции В некоторых тропических районах распространения малярии эта мутация стала закрепляться, поскольку возбудитель малярии плохо адаптируется к существованию в эритроцитах, измененных присутствием агрегатов аномального гемоглобина. Это явление может служить простейшей моделью закрепления мутантных белков в популяции под давлением отбора.
' Разумёется, аномальными могут быть не только гемоглобины, но и любые другие белки. В частности, описан ряд аномальных альбуминов сыворотки крови человека.
%
ГЛАВА 9
ХИМИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ БЕЛКОВ
Химическое модифицирование, т.е. проведение химических реакций, изменяющих ковалентную структуру белка, представляет собой бдин из важнейших приемов, используемых при характеристике функциональных групп белка. Метод долгое время доминировал в изучении структурно-функциональных отношений в белках, однако в последнее время он утратил монопольное положение, уступая во многих отношениях быстро развивающемуся сцйт-специфическому мутагенезу. Тем не менее он в полной мере сохраняет значение как способ первичною поиска функционально значимых группировок в белковой молекуле, в особенности таких, которые наделены аномальной реакционной способ-
180
костью (хотя не завершающих стадиях исследования метод сайт-спе-, пифического мутагенеза имеет серьезные преимущества).
Вместе с тем реакции химического модифицирования лежат в основе создания необратимых ингибиторов ферментов, используются при иммобилизации белков, особенно ферментов и антител, для биотехнологических задач, а также для изучения топографии поверхности белков и их локализации в сложных структурах, например мембранах и других надмолекулярных образованиях.
Реакции химической модификации белков очень мнргочислевны. Лишь немногие, наиболее представительные из. них, будут рассматриваться далее.
9.1. ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ХИМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ
I
11 '*'«•.* • ' * I»"* - 1
Обсуждая особенности метода, прежде всего следует подчеркнуть яркую специфичность белков как объектов химического модифициро-. вания. Нередко, приступая к химическому модифицированию, исследователь вынужден исходить из упрощенного представления о белке как носителе определенного набора функциональных групп, принадлежащих боковым цепям аминокислотных остатков. При этом химиче^ ские свойства последних как бы приравниваются к хорошо описанным и достаточно просто предсказываемым свойствам соответствующих групп в низкомолекулярных соединениях,- в частности в пептидах и аминокислотах. Обзор реагентов, применяемых для модификации белков, который будет дан ниже, по существу основан именно на таком упрощении.
Не следует, однако, забывать об ограниченности этого подхода. Действительно^ часть функциональных групп, главным образом те, что расположены на поверхности глобулы, окружены водой и не входят в систему контактов с другими группировками белка. С достаточным приближением' они могут рассматриваться как аналогичные по реакционной способности таким же группам в малых молекулах, в частности пептидах. Однако число таких ."канонических11 групп ие столь уж велико и, главное,, не ими определяется химическая специфичность, особенность белковой молекулы. ^
