книги из ГПНТБ / Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков
..pdf384 |
ГЛАВА 9 |
185.Cohen J. A., Oosterbaan R. A., Jansz H. S., Berends F., J. Cellular Comp. Physiol., 54, Suppl. No. 1, 231 (1959).
186.Singh A., Thornton E. R., Westheimer F. H,, J. Biol. Chem., 237, PC 3006
(1962).
187.Shafer J., Baronowsky P., Laursen R., Finn F., Westheimer F. H., J. Biol. Chem., 241, 421 (1966).
188.Jagannathan V., Luck J. M., J. Biol. Chem., 179, 569 (1949).
189.Koshland D. E., Erwin M. J., J. Am. Chem. Soc., 79, 2657 (1957).
190.Milsiein C., Sanger F., Biochem. J., 79, 456 (1961).
191.Harshman S., Najjar V. A., Biochemistry, 4, 2526 (1965).
192.Pizer L. /., J. Am. Chem. Soc., 80, 4431 (1958).
193.Fischer E. H., Structure and Activity of Enzymes, Ed. by T. W. Goodwin, J. I. Harris and Hartley B. S., Academic Press, New York, 1965, p. 111.
194.Fischer E. H., Kent A. B., Snyder E. R., Krebs E. G., J. Am. Chem. Soc.,
80, 2906 (1958).
195. Horecker B. L., Pontremoli S., Ricci C., Cheng T., Proc. Nat. Acad. Sci.
U.S„ 47, 1949 (1961).
196.Grazi E., Cheng T„ Horecker B. L., Biochem. Biophys. Res. Commun., 7, 250 (1962).
197.Grazi E., Rowley P. T., Cheng T., Tchola O., Horecker B. L., Biochem. Biophys. Res. Commun., 9, 38 (1962).
198.Grazi E., Meloche E., Martinez G., Wood W. A., Horecker B. L„ Biochem. Biophys. Res. Commun., 10, 4 (1963).
199.Friaovich /., Westheimer F. H., J. Am. Chem. Soc., 84, 3208 (1962).
200.Warren S., Zerner B., Westheimer F. H., Biochemistry, 5, 817 (1966).
201.Rajagopalan T. G., Stein W. H., Moore S., J. Biol. Chem., 241, 4295 (1966).
202.Hamilton G. A., Spona J., Crowell L. D., Biochem. Biophys. Res. Commun., 26, 193 (1957).
203.Plummer T. H., Jr., Lawson IF. B., J. Biol. Chem., 241, 1648 (1966).
204.Imamura K., Kanazawa T., Tada M., Tonomura Y., J. Biochem. (Tokyo), 57, 627 (1965).
205.Tonomura Y., Kanazawa T., J. Biol. Chem., 240, PC 4110 (1965).
206.Kanazawa T., Tonomura Y., J. Biochem. (Tokyo), 57, 604 (1965).
207.Kubo S., Kinoshita N., Tonomura Y., J. Biochem. (Tokyo), 60, 476 (1966).
208.Schoellmann G., Shaw E., Biochem. Biophys. Res. Commun., 7, 36 (1962).
209.Schoellmann G., Shaw E., Biochemistry, 2, 252 (1963).
210.Shaw E., Mares-Guia M., Cohen W., Biochemistry, 4, 2219 (1965).
211. Petra P. H., Cohen W., Shaw E., Biochem. Biophys. Res. Commun., 21,
612(1965).
212.Meloun B., Pospisilova D., Biochim. Biophys. Acta, 92, 152 (1964).
213.Smillie L. £., Hartley B. S., Abstract Federation Eur. Biochem. Soc., 1964, A-30.
214.Smillie L. B., Hartley B. S., Biochem. J., 101, 232 (1966).
215.Ong E. B., Shaw E., Schoellmann G., J. Biol. Chem., 240, 694 (1965).
216.Tomasek V., Severin E. S., Sorm F., Biochem. Biophys. Res. Commun., 20,
545(1965).
217.Shaw E., Springhorn S., Biochem. Biophys. Res. Commun., 27, 391 (1967).
218.Schramm H. J., Lawson W. B., Z. Physiol. Chem., 332, 97 (1963).
219.Lawson W. B., Schramm H. J., Biochemistry, 4, 377 (1965).
220.Hartley B. S., Structure and Activity of Enzymes, Ed. by T. W. Goodwin, J. I. Harris and B. S. Hartley, Academic Press, New York, 1965, p. 47.
221.Gundlach G., Turba F., Biochem. Z., 335, 573 (1962).
222.Kallos J., Rizok D„ J. Mol. Biol., 7, 599 (1963).
223.Brown J. R., Hartley B. S., Abstract Federation Eur. Biochem. Soc., 1964, A-29.
224.Inagami T., J. Biol. Chem., 239, 787 (1964),
3 9 0 |
ГЛАВА 10 |
разного рода скручиваниями и изгибами. Дальнейшее усложне ние структуры происходит благодаря объединению определен ного числа идентичных или разных полипептидных цепей, нахо дящихся в специфически скрученном или изогнутом состоянии, и определяется как четвертичная структура белка (рис. 1, г).
10.1.2.Номенклатура
Молекула белка, состоящая более чем из двух полипептидных цепей, может ступенчато диссоциировать на компоненты. Про дукт диссоциации, который содержит по крайней мере две полипептидные цепи, называется субъединицей. Сами полипептидные цепи в свою очередь состоят исключительно из аминокислотных остатков, соединенных друг с другом пептидными связями. Та ким образом, молекула белка, состоящая из нескольких полипеп тидных цепей, может диссоциировать тремя способами:
молекула белка |
а полипептидные цепи |
(1а) |
|
молекула белка |
b субъединицы |
xb поли- |
(16) |
|
пептидные цепи |
|
|
молекула белка у |
*• с субъединицы + d |
по |
|
|
липептидные цепи |
|
|
с субъединицы «=► хс полипептидные цепи |
(1в) |
||
Полипептидные цепи молекулы белка могут быть идентич ными (гомогенный тип четвертичной структуры) или разными (гетерогенный тип четвертичной структуры).
При определенных условиях молекулы белка, субъединицы и полипептидные цепи (ср. уравнения 1а—1в) имеют характерный вес частиц, который можно измерить физикохимическими мето дами. Этот вес называют молекулярным весом частицы. Поня тие молекулярного веса удобно использовать при исследовании данной белковой молекулы в функциональном аспекте.
Для описания модели аллостерических превращений была предложена следующая терминология относительно четвертичной структуры белков [17]: а) олигомер, полимерный белок, содержа щий конечное, относительно небольшое число идентичных субъ единиц; Ь) протомер, идентичные субъединицы внутри олигомер ного белка; с) мономер, полностью диссоциированный протомер или любой белок, не состоящий из одинаковых субъединиц.
10.1.3.Стабилизация конформации молекулы белка
Нативная конформация молекулы белка определяется как ко валентными, так и нековалентными связями или нековалентными взаимодействиями. Эти связи уменьшают гибкость полипептидной цепи и обеспечивают ее пространственное расположение в
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧЕТВЕРТИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ |
391 |
упорядоченной, компактной форме в отличие от конформации статистического клубка *.
Скручивание полипептидной цепи обусловливается специфи ческими связывающими свойствами составляющих ее элементов. Получено много экспериментальных данных, подтверждающих гипотезу [22—24] о том, что конформация белковой молекулы яв ляется просто функцией ее аминокислотной последовательности и вся «структурная информация» содержится в ее первичной структуре. Если нативному состоянию соответствует только ассо циированная молекула, то можно предположить, что процесс самосборки до ассоциированной молекулы (т. е. спонтанная рав новесная ассоциация) приводит к достижению минимума свобод ной энергии, а, следовательно, единичная полипептидная цепь в нативной конформации не стабильна.
Среди ковалентных связей, видимо, наиболее широко распро странен только один тип — дисульфидная связь, которая может соединять разные части одной полипептидной цепи, например в рибонуклеазе или лизоциме [25, 26], или разные полипептидные цепи, например в инсулине [25], у-глобулине [27] и химотрипсине [28, 29]. Инсулин, у-глобулин и химотрипсин содержат не только внутрицепочечные, но и межцепочечные дисульфидные связи **.
Еще не получено окончательного доказательства существова ния ковалентной пептидной связи между разными полипептидными цепями или удаленными частями одной цепи (например, между е-аминогруппой остатка лизина и у-карбоксильной груп пой остатка глутаминовой кислоты). Эфирные и фосфатные связи и связи с углеводами и другими компонентами, вероятно, присущи только небольшому числу белков. Такие специфические ковалентные связи обнаружены в коллагене [32—34]. Считают, что внутримолекулярные межцепочечные поперечные связи в коллагене образуются в результате альдольной конденсации двух альдегидных производных лизила (вероятно, 6-полуальде- гида а-аминоадипиновой кислоты) на соседних цепях.
К нековалентным связям относят водородную, ионную и гид рофобную связи (или гидрофобное взаимодействие), а также взаимодействие между белковой молекулой и растворителем.
* Детальное обсуждение проблемы сил, участвующих во взаимодей ствиях белок — белок, можно найти в работах [18—21].
** Химотрипсиноген превращается в химотрипсин [28, 29], а проинсулин — в инсулин [30, 31] специфическим гидролизом пептидных связей. Эти про цессы «активации» заключаются в превращении единичных полипептидных цепей химотрнпсиногена и проинсулина в три полипептидные цепи химотрипсина и две — инсулина соответственно. В обоих случаях некоторые внутри цепочечные дисульфидные связи становятся межцепочечными в процессе ак тивации, приводя к появлению ковалентно связанных полипептидных цепей,