Классы белков

Класс определяется в соответствии с составом вторичной структуры и укладкой внутри домена. Насчитывается четыре больших класса белков: а) преимущественно альфа, куда входят домены, чья вторичная структура в основном представлена α-спиралями; б) преимущественно бета, который включает домены, организованные β-структурами; в) смешанной вторичной структуры; г) из доменов с низким содержанием вторичной структуры. Архитектура описывает общую форму домена, определяемую ориентацией элементов вторичной структуры. Топология зависит как от общей формы, так и от связи вторичных структур между собой.

SCOP (структурная классификация белков) представляет еще одну классификацию доменных организаций, основанную на сравнении всех известных структур. Уровнями иерархии SCOP являются виды, белки, семейства, укладки и классы. Ее описание будет дано в Лекции 61.

Сейчас мы приведем несколько примеров белков с ярко выраженным типом вторичной структуры: одиночные α-спиральные (рис. 2.19), многоспиральные белки (рис. 2.20), β-структурные (рис. 2.24) и белки со смешанной вторичной структурой (рис. 2.23). Демонстрация этих картинок преследует одну цель – удивиться красотой Природы.

Примеры белков с ярко выраженной α-спиральной структурой

Рис. 2.19. Структура аламетицина. PDB код 1AMT

Односпиральный белок аламетицин (alamethicin) – это мембранный белок, работающий как пептидный антибиотик в ионном канале.

Рис. 2.20. Структура РНК-связывающего белка Rop. PDB код 1ROP

РНК-связывающий белок Rop (RNA-binding repressor of primer, аббревиатура Rop) (63 а.о.) представляет собой структуру из двух α-спиралей. Белок был обнаружен в некоторых бактериальных и дрожжевых плазмидах (кольцевые ДНК), в которых он вовлечен в процесс репликации.

а) б)

Рис.2.21. а) Структура гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора. PDB код 1CSG. б) Структура белка интерлейкина 2. PDB код 1Z92

Структура из четырех связанных спиралей характерна для многих белков, как, например, для гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующий фактора (Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor, аббревиатура GM-CSF) и белка и нтерлейкин 2 (Interleukin-2). Обычно такие образования являются единой полипептидной белковой цепью.

а) б)

Рис. 2.22. а) Структура дельта кристаллина. PDB код 1XWO. б) Структура белка глутатиона S трансферазы. PDB код 3LXT

Такие белки как миоглобин, гемоглобин и различные кристаллины представляют собой многоспиральные белки. На рисунке 2.22 приведены структуры дельта кристаллина (Delta-Crystallin) и белка глутатиона S трансферазы (Glutthione S transferase), как представителей белков, состоящих из комплекса α-спиралей.

Примеры белков с ярко выраженной -структурой

На рисунке 2.23 показаны упаковки -листов в белке липокалин (lipocalin). Такая упаковка позволяет создать надежную ловушку (сэндвич) для маленьких молекул.

Рис. 2.23. Упаковки -листов в белке липокалин-2. PDB код 2К23

Иногда -листы сворачиваются в структуры, напоминающие плетеные корзины, называемыми -бочками. Пример таких двух белков дан на рисунке 2.24.

а) б)

Рис. 2.24. а) Структура белка порин из Ps. fluorescenas. PDB код 3JTY. б) Структура флуоресцентного белка CYPET (Cyan fluorescent Protein). PDB код 3GEX

Примеры белков со смешанной α и β структурой

а) б) в)

Рис. 2.25. а) Структура белка L-лактат дегидрогеназы из мышц кролика. PDB код 3H3F. б) Структура фосфоглицерат киназы из E.coli. PDB код 1ZMR. в) Структура трифосфат изомеразы. PDB код 3KXQ

В заключение приведем пример белка, красота архитектуры которого не поддается описанию. Предлагаем остановить свой взгляд на структуре рибонуклеазного ингибитора из цитозоля (убийца любой рибонуклеазы, проникшей в цитозоль) и порадоваться за Матушку-Природу. За этой молекулой укрепилось название «лошадиная подкова».

Рис. 2.26. Структура рибонуклеазного ингибитора из цитозоля в разных проекциях, состоящего из 16 - и 17 -повторов. Структура не является -бочкой, как может показаться, а скорее напоминает лошадиную подкову. PDB код 1DFJ

Справедливости ради следует заметить, что в Природе существуют и «некрасивые» белки. К ним относятся природно-неструктурированные белки, как правило, не имеющие четко выраженной симметрии. Примеры таких белков будут даны Лекции 22.