Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
9.9.3. Свойства бычьего сывороточного альбумина и некоторые примеры иммобилизации. Для разделения хиральных изомеров и для аффинной хроматографии были иммобилизованы еще некоторые узкоспецифичные белки, однако примеры использования этих неподвижных фаз для анализа биологических жидко-
546
Гетероповерхностные сорбенты и их применение
стей при прямом вводе пробы в литературе отсутствуют. В то же время довольно часто для защиты сорбентов используются альбумины, на рассмотрении основных свойств которых как типичных для белков следует остановиться подробнее.
По классификации белков, основанной на их растворимости, принятой в 1907-1908 гг. (и используемой до сих пор)4 альбуминами называются белки, растворимые в воде и солевых растворах. При этом строгих границ между классами не существует. Например, четкое разграничение между альбуминами и глобулинами невозможно, если исходить только из их растворимости в воде и солевых растворах, т. к. существуют глобулины, легко растворимые в воде (псевдоглобулины) и нерастворимые в воде, свободной от солей (эуглобулины). Как альбумины, так и глобулины не имеют особенностей в смысле содержания отдельных аминокислот, как, например, у основных протаминов, богатых аргинином, или у структурных белков склеропротеинов (составляющих шерсть, кожу и т.д.), имеющих повышенное содержание глицина, аланина и пролина. Однако у этих белков физиологические функции существенно различаются.
Альбумин по классификации, основанной на функциональных различиях, относится к транспортным белкам. Он ответствен за перенос билирубина и жирных кислот [91, т. I, с. 43], поэтому должен хорошо адсорбироваться на привитых группах, проявляющих заметные дисперсионные взаимодействия, например, на алкильных или ароматических. При рассмотрении физико-химических свойств альбумина в качестве одного из главных параметров состояния используется размер и форма молекулы. В качестве альтернативных, но значительно менее универсальных параметров, могут использоваться результаты иммунологических тестов и некоторые другие, также связанные с конформационными изменениями пептидной цепи.
По сравнению с другими белками сывороточные альбумины изучены довольно хорошо. По своему строению молекула нативного белка близка к эллипсоиду вращения и может быть охарактеризована как молекулярный кристалл со строгой конформационной структурой полипептидной спирали — цепи, свернутой определенным образом и поддерживаемой внутримолекулярными дисульфидными цисти-новыми мостиками, ионными и водородными связями между содержащимися в молекуле ионогенными группами, а также гидрофобными взаимодействиями между углеводородными фрагментами аминокислот. Следует отметить, что в структуре кристаллического белка существенную роль играют молекулы воды. Известно, например, что даже после тщательной низкотемпературной сушки вода составляет около трети массы кристаллического белка. В то же время факт отсутствия молекул воды внутри молекул глобулярных белков был доказан методом дифракции рентгеновских лучей [38, с. 176]. Это косвенно подтверждается и экспериментами по измерению скорости водородно-дейтериевого обмена, из которых следует, что лишь часть атомов водорода в группах —ОН, —NH2 и =NH обменивается практически мгновенно, в то время как на обмен остальных атомов требуется несколько часов. В связи с этим Ф. Гауровиц [38] и некоторые другие исследователи высказывают сомнения в пригодности этого метода для изучения конформации белков и вообще в существенной роли водородных связей, равно как и солевых мостиков, в поддержании нативной конфигурации цепи.
В качестве альтернативного может служить предположение о значительном вкладе гидрофобных внутримолекулярных взаимодействий. В большой серии экспериментов [92] изучалась солюбилизация белковыми растворами алифатических и ароматических углеводородов. Методами измерения вязкости и удельного опти-
9.9]
Сорбенты с иммобилизованными белками
547
ческого вращения было показано, что при солюбилизации, в частности, бензола заметно возрастает устойчивость белков к денатурации при воздействии pH и температуры. Было также отмечено, что при солюбилизации небольших количеств углеводорода наблюдается снижение величин оптического вращения у ряда белков, что связывается с улучшением симметричности глобул. Исходя из предположения о существовании гидрофобных полостей внутри глобул, по данным величин максимальной солюбилизации углеводородов гомологического ряда было измерено количество и объемы этих полостей для ряда белков. Однако согласно полученным впоследствии уточненным данным, при солюбилизации значительных количеств углеводорода происходит «слипание» макромолекул в надмолекулярные ассоциаты, и, по-видимому, гидрофобные емкости образуются как раз в межмолекулярном пространстве.
Предположению о существенном вкладе гидрофобных взаимодействий в поддержание нативной структуры противоречит факт чрезвычайной устойчивости альбуминов к действию органических растворителей: после осаждения сывороточных белков трихлоруксусной кислотой, экстракции этанолом или ацетоном и последующего диализа против воды удается выделить сывороточный альбумин с сохранением нативной структуры, что доказано химическими, иммунологическими и биохимическими методами анализа [38, с. 215].
