Молекулярная биология гена - Уотсон Дж.
Скачать (прямая ссылка):
Однако, пожалуй, самой важной причиной наличия в молекуле белка участков с нерегулярной структурой является различная природа боковых групп Каждая боковая группа стремится к образованию энергетически наиболее выгодных вторичных связей с другими группами. Например, свободная гидроксильная группа тирозина стремится занять положепие, удобное для образования водородной связи. Значительная энергия, которой обладает такая связь, была бы потеряла, если бы, например, эта группа оказалась расположенной вблизи гидрофобпои боковой группы изо лейцина.
Более того, боковые группы пекоторых аминокислот (например, валнна или лейцина) очень мало растворимы в воде, тогда как боковые группы других аминокислот (глутаминовая кислота, лизин) отличаются, паоборот, очень высокой растворимостью. Таким образом, уже из чисто химических соображений становится понятным, почему в молекуле мио-глобина все нерастворимые в воде боковыо группы оказываются сцеп-венными между собой внутри молекулы, а на поверхности располагаются грунпы, легко растворимые в воде. Трехмерная конфигурация представляет собой энергетически наиболее выгодную ор1аннзацию полипептидпой цепи Каждая последовательность аминокислот приобретает свою «патив-пую» конфигурацию, которая характеризуется максимальным числом выгодпых контактов между различными группами и окружающей средой. Эта точка зреиия получила прямое подтвер.кдение в интереснейших экспериментах по ренатурации белков, денатурированных нагреванием или какими либо нными воздействиями Когда денатурированные цепи — беспорядочно ориентированные и биологически пеактивпые — постепенно переводятся в нормальные условия, некоторые из иих вновь споптанно приобретают свою иативпую копформацию, что сопровождается полным восстановлением биологической активности.
ДИСУЛЬФИДПЫЕ СВЯЗИ (S—S) МЕЖДУ
ПОДХОДЯЩИМИ ПАРТНЕРАМИ ОБРАЗУЮТСЯ СПОНТАННО
Во многих случаях дли ренатурации денатурированного белка тробуетси образование не только термодинамически выгодных слабых связей, но и определенных дисульфидных мостиков. Это было впервые обнаружено в опытах с рибопуклеазой, молекула которой (одна полипоптидиая цепь) состоит из 124 аминокислот, соединенных четырьмя дисульфидными мостиками. Нативная конфигурации рибонуклеазы, в которой она биологически активна, может быть разрушена в результате восстановлении дисульфид-пых групп меркаптоэтанолом в 8 М растворе мочевины (рис. 6-12). После удаления мочевины и окисчепия SH-групп кислородом воздуха восстанавливаются дисульфидные связи, тождественные тем, какие имелись в исход ной молекуле. Благодаря тому что цепь принимает исходную копформацию, только вполне определенные SH-групны оказываются рядом и образуют мостики (после окисления)
Следовательно, образование S—S-мостиков не является движущей силой ренатурации-, сиорее оно стабилизирует уже готовую конфигурацию цепк. Наличие или отсутствие S—S-связей не вызывает необходимости в пересмотре основного постулата, согласно которому конформация белка определяется последовательностью аминокислот в цепи.
Рис. 6-12 Схема, иллюстрирующая судьбу S—S-евяаои в процессе денатурации и рева турацпи белка
После удаления денатурирующих агентов у большей части полиисптилных цепей восстанавливаются нативная конфигурация и исходные S—S-евяаи; лишь немногие цепи, скру чиваясь, переходят в неактивную форму С ялнми S—S-связями
ФЕРМЕНТЫ САМИ ПО СЕБЕ НЕ МОГУТ ОПРЕДЕЛЯТЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ АМИНОКИСЛОТ В ПОЛИПЕПТИДНОЙ ЦЕПИ БЕЛКА
Мы выдели, что последовательность аминокислот в полипоптидной цепи определяет собой трехмерную структуру данного белка. Вернемся теперь к вопросу о механизме установления этой последовательности, так как именно к пему сводится в конечном счете сущность проблемы биосинтеза белка. По сравнению с ним вопрос о механизме образования связей между отдельными аминокислотами менее сложен. Поскольку аминокислоты связаны между собой лишь одним типом связи (пептиднон связью), есть все основании считать, что в данном процессе участвует только одии фермент или небольшое их число.
Однако если дансе мы допустим, что для каждой аминокислоты имеется свой специфичный фермент, помещающий ее в надлежащее место, то и это не поможет нам решить задачу В самом деле, при эаком механизме потребовалось бы столько специфичных ферментов, сколько аминокислот содержится в данном белке. По все известные ферменты — сами белки, и, значит, потребовался бы еще ряд фермептов для синтеза этих ферментов и так далее. Получается заколдованный круг. Чтобы вырваться из нею, пришлось бы допустить существование необычайно сложно переплетен ной сети синтезов, в которой фермент катализирует много различных реакций Только при таком допущении можно (и то с большой натяжкой!) представить себе как-то функционирующую клетку Между тем весьма маловероятно, чтобы большинство белков выполняло более одной какой либо функции. Все имеющиеся сейчас данные свидетельствуют как раз об обратном — о том, что каждый белок обладает только каким-то одним, свойственным ему действием.
Таким образом, приходится отбросить мысль о том, что последовательность аминокислот в полипоптидной цепи устанавливается с помощью большого пабора специфичных фермептов. Вместо этого мы можем допустить существование особой специфической поверхности, или матрицы (рис. 6-13), на которой аминокислоты (или их активированные производные) выстраиваются в порядке (строго определенном для каждого белка)
