Marri_i_dr_-_Biokhimia_cheloveka_tom_1

о

J.l.. .......NHz

'N'у-

НR

Фенилтиогидантоин и пептид.

укорочеННblЙ на один остаток

Рис. 4.11. Образование фенилтиогидантоина из аминоки­ слоты (или N-концевого остатка полипептида). Фенилизо­

тиоцианат реагирует с аминогруппами аминокислот или

пептидов с образованием фенилтиогидантоиновых про­ изводных. Последующая их обработка кислотой в раство­

рителях, не содержащих гидроксильных групп, приводит

К циклизации производных с образованием фенилтиоги­

дантоинов. Эта реакция, позволяющая идентифицировать N-концевой остаток пептида, используется при автомати-

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ПЕПТИДОВ

С помощью классических химических методов

удалось синтезировать октапеmиды вазопрессин

и окситоцин, а позднее-брадикинин, однако выхо­

ды конечного продукта были столь низкими, что нельзя было надеяться на возможность синтеза бо­ лее длинных полипептидов или белков. Эту задачу

удалось решить методом автоматического твердо­

фазного синтеза, разработанным Меррифилдом.

Весь процесс проводится в одном сосуде, в который автоматически по заданной программе, через опре­ деленные промежутки времени, добавляются реаген­ ты, удаляются продукты и Т.Д. Процесс состоит из

следующих этапов.

1. Аминокислота, которая будет находиться на С-конце полипептида, присоединяется к нераствори­

мой частичке смолы.

2. Вводится вторая аминокислота с предварите­

льно блокированной соответствующим реагентом

аминогруппой, и в присутствии дегидратирующего агента дициклогексилкарбодиимида образуется пеп­

тидная связь.

з. Блокирующая группа отщепляется кислотой;

Установление полной первичной структуры

путем сравнения последовательностей

перекрывающихся пептидов

Последний шаг состоит в воссоздании последова­

тельности, в которой просеквенированные пептиды

располагались в исходном белке. Для этого необхо­

димо иметь пеппщы, полученные разными метода­

ми в результате разрыва белковой цепи в различных

местах (например, с использованием трипсина и хи­

мотрипсина). Сопоставив последовательности полу­

ченных пептидов, однозначно устанавливают пер­

вичную структуру (рис. 4.12).

4. Стадии 2 и 3 повторяются со следующей при­

соединяемой (второй) аминокислотой. далее с тре­ тьей, и так до тех пор, пока к частичке смолы не ока­

жется присоединенным полностью синтезированный

полипептид.

5. Полипептид отщепляется от частички смолы. Процесс протекает быстро и с прекрасным выхо­ дом. На образование каждой пептидной связи затра­ чивается около 3 ч. Этим методом за 8 сут была син­

тезирована А-цепь инсулина (21 остаток) и за 11

сут-В-цепь (30 остатков). Наиболее выдающийся

результат состоял в полном синтезе панкреатиче­

ской рибонуклеазы (124 остатка; рис. 5.10) с общим выходом 18%; это был первый синтезированный

фермент. Это достижение ознаменовало собой нача-

ВВЕДЕНИЕ

Все белки являются высокомолекулярными поли­

пептидами. Условную границу между крупными по­

липептидами и белками обычно проводят -в области мол. масс 8000-1 О 000. Простые белки содержат то­

лько аминокислоты, а сложные - еще и неаминоки­

слотные компоненты: гем, производные витаминов,

липидные или углеводные компоненты. В этой главе мы рассмотрим свойства простых белков. Уникаль­ ные свойства специфических сложных белков, в том числе гемопротеинов (гл. 6), гликопротеинов (гл. 54) и липопротеинов (гл. 26), будут. рассмотрены позд­ нее, как и свойства простых белков с уникальной структурой, таких, как коллаген и сократительные белки (гл. 56),

БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ

Белки играют центральную роль в процессах жи­

знедеятельности клеток (примером служат фермен­

ты) и в формировании клеточных структур. Анализ

КЛАССИФИКАЦИЯ БЕЛКОВ

Удовлетворительной универсальной системы классификации белков не существует. Имеется лишь

несколько общеупотребительных систем классифи­

кации, частично противоречащих одна другой.

С точки зрения ключевых Свойств белков все они

имеют ограниченную ценность. Однако эти системы

и соответствующая терминология используются

в клинических лабораториях, поэтому имеет смысл вкратце рассмотреть их_ Мы обсудим главные осо­

бенности систем классификации белков, основанных

на растворимости, форме молекул, функциях, физи­

ческих свойствах и трехмерной структуре.

Растворимость

Классификация белков, основанная на их раство­

римости, была введена в 1907-1908 гг. и используе­ тся до сих пор. особенно в клинической биохимии (табл. 5.1). Строго установленных границ между

Таб.lица 5.1. КilаССИфИКdl1ИЯ 6C.1KOB. t'СНОВ<lнная на их ра­

СТВОРИ:\10'-=ТИ

спирально навитых друг на друга и связанных между

собой поперечными ковалентными или водородны­ ми связями. Примерами служат кератин. миозин,

коллаген и фибрин.

Функции

Белки можно классифицировать в соответствии

с их биологическими функциями; например, можно

подразделить белки на структурные, каталитические и транспортные (табл. 5.2). В свою очередь катали­

тические белки (ферменты), которые включают

большинство различных типов белков, можно под­

разделить в соответствии с типом катализируемой

ими реакции (гл. 7).

Физические свойства

Для ряда белков, представляюших медицинский

интерес, существуют специализированные системы

классификации, позволяющие устанавливать разли-

. .

ТаБЛlща 5.2. Основные функции белкоtl

Функция Белки

Трехмерная структура

Белки можно разграничивать и на оtновании то­

го, имеют ли они четвертичную структуру (см. ни­ же). Кроме того, ценной основой для классификации

белков служит структурное сходство ряда белков,

выявляемое главным образом с помощью рентге­

новской кристаллографии. Например, белки, связы­

вающие нуклеотиды, обычно характеризуются при­ сутствием в их третичной структуре «нуклеотидсвя­

зывающего домена» и, возможно, являются эволю­

ционно родственными белками.

СВЯЗИ, ОТВЕТСТВЕННЫЕ ЗА ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ БЕЛКА

Первичная структура белков формируется в резу­

льтате соединения L-а-аминокислот пептидными

связями. Об этом свидетельствует множество раз­

личных данных, однако наиболее убедительным до­

казательством стал химический синтез инсулина

и рибонуклеазы, осуществленный путем последова­

тельного сое:ЦИнения аминокислот пептидными

связями.

Структура большинства белков стабилизируется

двумя классами прочных связей (пептидных и дису­

льфидных) И тремя классами слабых связей (водо­ родных, гидрофобных и электростатических, т. е. со­

левых).

Жесткость пептидной связи

В структурных формулах пептидов связь между карбонильной группой и атомом а-азота изображае­

тся как одинарная, однако на самом деле эта связь

межд}' атомами углерода и азота носит характер ча­

стично двойной связи (рис. 5.1). Свободное вращение

вокруг нее невозможно, и все четыре атома на рис.

44

/.......... / ......... /'N/

Глава 5

эти остатки. Эта связь остается стабильной в тех условиях, при которых белок обычно денатурирует. Обработка белка надмуравьиной кислотой (оки­ сляющей связи S-S) или J3-меркаптоэтанолом (вос­ станавливающим связи S-S с регенерацией двух

остатков цистеина) приводит к разделению полипеп­

Рис. 5.1. Резонансная стабилизация пептидной связи при­ дает ей характер частично двойной связи; этим объясняется жесткость связи C-N.

5.1 лежат в одной плоскости (компланарны). Враще­ ние же вокруг остальных связей полипептидного

остова, наоборот, достаточно свободно. Это поло­ жение иллюстрирует рис. 5.2, где связи, вокруг кото­

рых возможно свободное вращение, охвачены кру­

глыми стрелками, а группы компланарных атомов

затенены. Эта полужесткость ведет к важным по­

следствиям, сказывающимся на более высоких уров­

нях структурной организации белка.

тидных цепей, связанных дисульфидными связями;

их первичная структура при этом не затрагивается

(см. рис. 4.10).

Стабилизациtl полипептидов межцепочечными

и внутрицепочечными водородными связями

Водородные связи образуются 1) между группа­

ми, входящими в состав боковых цепей и способны­

ми к формированию водородных связей; 2) между

атомами азота и кислорода, принадлежащими пеп­

тидным группам остова; 3) между полярными остат­

ками, расположенными на поверхности молекулы

Межцепочечные и внутрицепочечные поперечные

дисульфидные связи

Дисульфидная связь образуется между двумя

остатками цистеина и «сшивает» два участка поли­

пептидной цепи (или цепей), которым принадлежат

Рис. 5.2. Параметры полностью вытянутой полипептидной цепи. Четыре атома, расположенные в затененных обла­ стях, компланарны и образуют пептидную связь. В незате­

ненных областях находятся атом а-углерода, атом а­

водорода и а-R-группа соответствующей аминокислоты. Вокруг связей, соединяющих а-углерод с а-азотом и а­ карбонилом, возможно свободное вращение (показано стрелками). Таким образом, вытянутая полипептидная цепь - это полужесткая структура, в которой две трети

атомов остова· (если рассматривать атомы по группам,

образующим пептидную связь) занимают друг относитель­ но друга фиксированное положение и находятся в одной

плоскости. Расстояние между соседними атомами а-угле­

рода 0,36 нм. "оказаны также другие межатомные рас­ стояния и валентные углы (они неэквивалентны). (С разре­

шения, из работы Раuliпg L., Corey R. В, Branson Н. R.: The structure of proteins. Two hydrogen-bonded helical сопfigurа­ tions of the polypeptide chain. Proc. Natl. Acad. Sc;. USA

.1951:37:205.)

белка, и молекулами воды. Все они играют важную роль в стабилизации вторичной, третичной и т. Д. структур белка (см. разд. «u-Спиралы) И «Складча­

тый J3-слой»).

Гидрофобные взаимодействия

Неполярные боковые цепи нейтральных амино­ кислот в белках имеют тенденцию к ассоциации. Стехиометрические соотношения при этом не со­ блюдаются, так что никаких связей в обычном смы­ сле не возникает. Тем не менее эти взаимодействия

играют важную ·роль в подцержании структуры бел­

ка.

Электростатические связи

Эти солевые связи возникают между разноимен­

но заряженными группами, входящими в состав бо­ ковых цепей аминокислот. Например, Е­ аминогруппа лизина при физиологических рН несет заряд + 1, а карбоксильная группа аспартата или глутамата в составе боковой цепи несет заряд - 1.

Следователльно, эти группы могут электростатиче­ ски взаимодействовать, стабилизируя структуру

белка.

Прочность связей

В ходе денатурации белков (например, при обра­

ботке мочевиной или додецилсульфатом натрия

в присутствии избытка ИЩЮВ Н+ И ОН-) водород­

ные и гидрофобные связи, а также связи электроста­

тической природы разрушаются, а пептидные и ди­

сульфидные сохраняются.

Согласно рентгенографическим данным, полу­

ченным в начале 1930-х П., а-кератины волос и ше­ рсти обладают продольной периодичностью 0,5--

с

_ с с

-----1---1. ~ с с

N~

L

L

Шlr О.54нм

(З.6 С)СТIТКI)

0--

с

Рис. 5.3. Расположение атомов остов" пептидной цепи от­

Рис. 5.4. Вид а-спирали сверху. R - боковые цепи, высту­ пающие из спирали. Вандерваальсовы радиусы атомов зна­

чительно"больше, чем это представлено на рисунке, по"Это­

му внутри спирали почти не остается свободного простран­ ства. (Воспроизведено с небольшими изменениями из кни­

ги Stryer L. Biochemistry, 2nd ed., Freemal1, 1981. Имеется

перевод: Страйер Л. I:)иохимия. В 3-х т.- М: Мир. 1985.)

0,55 нм. Однако в вытянутой полипептидной цепи

расстояний, порождающих такую периодичность. найти не удавалось (рис. 5.2). Это кажущееся проти­

воречие бьmо устранено Полингом и Кори, предпо­

ложившими, что полипептидные цепи а-кератина

имеют форму а-спирали (рис. 5.3). В этой структуре R-группы при а-углеродных атомах направлены от оси спирали (рис. 5.4). На один виток спирали прихо­ дится 3,6 аминокислотных остатка, а шаг спирали составляет 0,54 нм, что близко к периодичности 0,5-{),55 нм, наблюдаемой на дифракционных кар­

тинах. Смещение вдоль оси, приходящееся на один остаток, равно 0,15 нм, что тоже согласуется с рент­

геновскими данными. Основные характеристики '(f- спирали сводятся к следующему (рис. 5.5).

1. а-Спираль стабилизируется водородными

связями между атомом водорода, присоединенным

к атому азота пептидной группы, и карбонильным

кислородом остатка, отстоящего от данного вдоль

цепи на четыре позиции.

2. В образовании водородной связи участвуют

все пептидные группы. Это обеспечивает максималь­

ную стабильность а-спирали.

3. В образование водородных связей вовлечены

все атомы азота и кислорода пептидных групп, что

в значительной мере снижает гидрофильность" а­ спиральных областей (и увеличивает их гидрофобно­

сть).

4. а-Спираль образуется самопроизвольно и является наиболее устойчивой конформацией по­

липептидной цепи, отвечающей минимуму свобод­

ной энергии.

5. В цепи из L-аминокислот правая спираль,

обычно обнаруживаемая в белках, намного стабиль-

R

Рис. 5.5. Структура и-спирали. а-Спиральная конформа~

ция во многом определяется характером R~групп и стаби~ лизируется водородными ~вязями между атомами Н и

О (показаны пунктирными линиями). (Воспроизведено

с разрешения ю книги Haggis а. Н. et аl., Introduetion to Molccul~r Biology. Wilcy. 1964.)

Некоторые аминокислоты препятствуют сверты­

ванию цепи в а-спираль, и в месте их расположения

непрерывность а-спирали нарушается. К ним отно­

сятся пролин (в нем атом азота служит частью жест­ кой кольцевой структуры, и вращение вокруг связи

N - СО становится невозможным), а также аминоки­ слоты с заряженными или объемными R-группами,

которые электростатически или механически препят­

ствуют формированию а-спирали (табл. 5.3).

Складчатый р-слой

когда соседние полипептидные цепи складчатого р­

слоя идут в противоположных направлениях (за по­

ложительное принимается направление от N- к с­

концу), структуру называют антипараллельНLIМ

складчатым р-слоем (она изображена на рис. 5.6).

Когда соседние цепи идут в одном направлении,

структуру р-слоя называют параллельной (на рисун­

ке не показана).

Области складчатой р-структуры имеются во многих белках, причем встречается и параллельная,

и антипараллельная форма. В формировании таких

---

-

---

-

Полинг и Кори предложили и другую упорядо­ ченную структуру- складчатый р-слой (обозначе­

ние р указывало, что предложенная ими структура

является второй после а-спирали). В то время как

в а-спирали полипептидная цепь находится в конден­

сированном состоянии, в складчатом р-слое цепи почти полностью вытянуты (рис. 5.6). В тех случаях,

Рис. 5.6. Антипара.lлельныЙ складчатый р-слой. Направле­

ние соседних иепей взаимно ПРОТИВОПОJ'ОЖНО. Структуру

стабилизируюг ВО,10родные связи между NH- и со­

группами соседних цепей. Боковые группы (R) располагаю­ тся выше или ниже плоскости слоя. Черные кружки­

clTOMbI углерода, серые - атомы азота, светлые - атомы

волорода. (Из книги Stryer L. Biochemistry. 2nd cd.• Free-

тап, 1981. с изменениями.)

Рис. S.7. Схематическое изображение укладки цепи в моле­ куле бычьей .nанкреатическоЙ рибонуклеазы - е/l.ИНОЙ по~ СJlедовательности из 124 остатков. Структура стабилизиро­ вана четырьмя поперечными дисульфидными связями.

Область-u-спирали выделена овальным пунктирным конту­

ром, область складчатого слоя затенена. Другие части

структуры имеют нерсгулярную конформацию. Локализа­

цию активного центра (гл. 8) указывает ион POJ-4• (Из ра­

боты Kartha G., ВеНо J., Harker О.: Tertiary structure ofribonuclcase. Nature 1967:213:862.) Этот белок удалось синтези-

ровать чисто химическим путем.

структур могут участвовать от двух до пяти сосед­

них полипептидных цепей. На рис. 5.7 представлен

участок молекулы рибонуклеазы, в котором склад­

чатая ~-CTpYKTypa образована тремя участками по­ липептИДНой цепи. Во м.ногих белках одновременно имеются и а-спирали, и складчатая Р-структура (рис.

5.7).

В а-спирали стабилизирующие водородные связи

образуются между пептидными группами, 'отстоя­

щими одна от другой вдоль цепи на четыре остатка,

а складчатая ~-CTpYKTypa формируется благодаря

образованию водородных связей между пептидами,

удаленными по цепи намного дальше. Это обстояте­

льство также иллюстрирует рис. 5.7.

Первичная структура

Под первичной структурой, уже знакомой нам из главы о пептидах (гл. 4). понимается последователь­

ность аминокислот в полипептидной цепи (или це­

пях) и положение дисульфидных связей, если они

имеются.

Вторичная структура

На этом структурном уровне описываются стери­

ческие взаимосвязи между расположенными близко друг к другу вдоль цепи аминокислотами. Вторич­

ная структура может быть регулярной (а-спираль,

складчатый Р-слой) или не обнаруживать никаких

признаков регулярности (неупорядоченная конфор­ мация).

Третичная структура

Общее расположение, взаимную укладку различ­ ных областей, доменов и отдельных аминокислот­

ных остатков одиночной полипептидной цепи назы­

вают третичной структурой данного белка. Четкой границы между вторичной и третичной структурами

провести нельзя, однако под третичной структурой

понимают стерические взаимосвязи между аминоки­

слотными остатками. далеко отстоящими друг от

друга по цепи.

Четвертичная структура

Если белки состоят из двух и более полипептид­

ных цепей, связанных между собой нековалентНLlМИ

(не пептидными и не ДисульфиДными) связями, то го­

ворят, что они обладают четвертичной структурой. Такие агрегаты стабилизируются водородными

связями и электростатическими взаимодействиями

между остатками, находящимися на поверхности по­

Неупорндоченная конформация (клубок)

Те участки белковой молекулы, которые не отно­

сятся к спиральным или складчатым структурам,

обычно называют неупорядоченными. Как показано

на рис. 5.7, в такой конформации может находиться

значительная часть белковой молекулы. Термин «не­

упорядоченный» не вполне удачен: создается впечат­

ление, что это указывает на меньшую биологиче­

скую значимость таких участков по сравнению с вы­

сокоупорядоченными периодическими. В то же вре­

мя с точки зрения биологической функции неупо­

рядоченные, нерегулярные участки-столь же важны,

как и а-спирали и складчатые Р-слои.

липептидных цепей. Подобные белки называют оли­

гомерами, а составляющие их индивидуальные поли­

пептидные цепи- протомерами, мономерами или

субъединицами.

Многие олигомерные белки содержат два или че­

тыре протомера и называются димерами или тетра­

мерами соответственно. Довольно часто встречают­ ся олигомеры, содержащие более четырех протоме­

ров, особенно среди регуляторных белков (пример­

транскарбамоилаза). Олигомерные белки играют

особую роль во внутриклеточной регуляции: их про­

томеры могут слегка менять взаимную ориентацию,

что приводит К изменению свойств олигомера. Наи­

более изученный пример-гемоглобин (гл. 16).

обработка мономерного фермента рибонуклеазы

мягким восстанавливающим агентом (Р-меркап­

тоэтанолом) и денатурирующим агентом (мочеви­ ной или гуанидином; см. ниже) приводит к инактива­ ции белка и переходу его внеупорядоченную кон­ формацию. Если медленно удалять денатурирую­

щий агент и осуществлять постепенное реокисление,

то вновь образуются S- S-связи И практически вос­ станщшивается ферментативная активность. Нет ни­ каких оснований думать, что существует независимый генетический контроль за формированием уровней

структурной организации белка выше первичного, по­

скольку первичная структура специфически опреде­

ляет и вторичную, и третичную, и четвертичную

структуру (если она имеется)-т.е. конформацию бел­

ка. Нативной конформацией белка, в частности ри­ бону~леазы. по-видимому, является термодинамиче­ ски наиболее устойчивая структура в данных усло­

виях, т.е. при данных гидрофильных и гидрофобных

свойствах среды.

Структура белка после его синтеза может моди­ фицироваться (посттрансляционный процессинг); так, часто наблюдается превращение препрофермен­ та в каталически активную форму или удаление «ли­

представить так, как это показано на рис. 5.8. При денатурации олигомерного белка происхо­

дит диссоциация на протомеры, которая может со­

провождаться или не сопровождаться изменением

их конформации..

Большинство белков т~ряют биологическую ак­

тивность в присутствии сильных минеральных ки­

слот или оснований, при нагревании и обработке ионными детергентами (амфифильными соедине­ ниями), хаотропными агентами (мочевиной, гуани-

. дином), тяжелыми металлами (Ag. РЬ, Hg) или орга­

ническими растворителями. Денатурированные бел­ ки обычно менее растворимы в воде и часто из вод­ ного раствора выпадают в осадок. Это свойство ши­ роко используется в клинической лаборатории. Про­

бы крови или сыворотки, взятые для анализа на со­

держание в них малых молекул (глюкозы, мочевой

кислоты, лекарственных препаратов), сначала обра­

батывают трихлоруксусной, фосфовольфрамовой

или фосфомолибденовой кислотой для осаждения

белка. Осадок удаляют центрифугированием. а сво­ бодную от белка надосадочную жидкость анализи­

руют.

Чувствительность боЛЬUШRНства ферментов к на­

дерной» последовательности, детерминирующей

транспорт белков через мембраны (гл. 42).

Макромолекулярные белковые комплексы

Полифункцион·альные макромолекулярные ком­

плексы. образующиеся в результате агрегации раз­ личных функциональных белков, каждый из которых обладает всеми четырьмя уровнями структурной ор­ ганизации, функционируют в цепи транспорта элек­ тронов (гл. 12), участвуют в биосинтезе жирных ки­

слот (гл. 23) и метаболизме пирувата (гл. 18).

греванию, кислотам и Ilротеазам позволяет провести

предварительное тестирование на ферментативный ха­ рактер реакции. Если клеточный экстракт обладает каталитической активностью и теряет ее после кипя­

чения, подкисления среды и последующей ее нейтра­

лизации или после обработки какой-либо протеазой,

то можно предположить, что катализатором служит

фермент.

Часто на процесс денатурации оказывает влияние

присутствие субстрата. Этот эффект объясняют кон­ формационными изменениями фермента, сопрово­ ждающими связывание субстрата. Новая конформа­ ция может быть более стабильна или менее стабиль­

ДЕНАТУРАЦИЯ

Сравнительно слабые связи, ответственные за стабилизацию вторичной, третичной и четвертичной структуры белка, легко разрушаются~ что приводит

к потере его биологической активности. Такое разру­

шение нативной структуры называют денатурацией.

С физической точки зрения денатурацию можно

на, чем исходная.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРВИЧНОЙ

СТРУКТУРЫ

Сначала сложные белки освобождают от просте­

тических групп (например, от гема) и окисляют дису­ льфидные группы; в результате образуются линей-

Рис. 5.9. д- и В-цепи инсулина человека, соеди~нные ди­

СУ_1ЬФИДНЫМИ связями.

рый после синтеза подвергается протеолитическому

процессингу, ведущему к образованию инсулина (гл.

11 С изменениями, из работы Uy R., Wold F.: Posttranslational covalent modification of proteins. Science: 1977: 198: 890,

разрешения авторов.

ные полипептиды (см, рис. 4.10). Методы секвениро-

. вания этих полипептидов уже обсуждались в гл. 4. Большинство белков содержит только те аМ}lНОКИ­

слоты, которые перечислены в табл. 3.3, однако в не­

которых белках встречаются производные этих ами­ нокислот (табл. 5.4 и 5.5). Методы идентификации

производных аминокислот выходят за рамки данной

главы; отметим только, что их присутствие усло­

жняет определение первичной структуры.

51).

Рибонуклеаза состоит из одиночноi; цепи длиной 124 остатка, с Lys на N-конце и Val на С-конце. Во­ семь остатков цистеина соединены дисульфидными связями, так что в белке образуются четыре попереч­ ные связи (рис. 5.1 О).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ И ТРЕТИЧНОЙ

СТРУКТУРЫ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ

КРИСТАЛЛОГРАФИИ

Ранее для выявления спиральных структур в бел­

ках широко использовались такие методы, как ди­

Цервичная структура инсулина

и рибонуклеазы

Инсулин состоит из двух полипептидных цепей,

ковалентно связанных дисульфидными связями (рис.

5.9). В А-цепи на N-конце находится остаток Gly,

а на С-конце- Asn; в В-цепи N- и С-концевыми

остатками являются РЬе и Ala соответственно. При

окислении инсулина надмуравьиной кислотой дису­

льфидные связи между А- и В-цепями разрываются. В ходе биосинтеза обе цепи вначале находятся в со­

ставе одной полипептидной цепи nPOИllсулнна, кото-

Таблица 5.5. МОДИфИlIирусмые ФУНКЦlfона.1ЬНЫС группы в

боковых l(епях аминокислот 8 составе беЛКОВ1'

Ser

Thr

Tyr

11 С изменениями, из работы Uy R., Wold F.: Posttranslational covalent modification of proteins. Sc;ence: 1977: 198: 890, с лю­

безного разрешения авторов.

сперсия оптического вращения и тритиевый обмен лабильных протонов; в дальнейшем все эти методы были вытеснены гораздо более мощным методом рентгеновской кристаллографии. В этом случае не­

обходимо получить белок в кристаллическом виде. Кроме того, нужно, как правило, иметь еще и кри­

сталл производиого этого же белка, содержащего

ионы тяжелых металлов. Рентгеновские лучи. про-

Рис. 5.10. Структура бычьей рибонуклеазы. ПОС.'1сдовате­

ЛЫlOсть аминокислотных остатков предстаВ.lена в виде

двумерной схемы: изображены дисульфидные связи. Стрелки указыва~т направление пептидной цепи. начиная

с N-конца. (Из работы Smyth о. G .. Stein W. Н.• Мооге S.:

The sequence of amino acid residues il1 bovinc pancreatic ribonuclease. Revisions and conformaLions. J. 8;0/. Chem.

1963:238:227, с любезного разрешения.)