ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура и устойчивость глобулы из "Биофизика" Пространственное строение и динамические свойства белковых глобул изучаются теоретически и при помощи ряда экспериментальных методов. Наиболее детальную информацию дает рентгеноструктурный анализ. Более простые методы оптики, оптической спектроскопии, спектроскопии ЯМР и ЭПР, а также if спектроскопии дают сведения о долях остатков, находящихся в а- и -структурах, о внутриглобулярной подвижности и т. д. Эти методы охарактеризованы в следующей главе. [c.112] Косвенная информация о подвижности в глобуле может быть получена путем изучения дейтерообмена (обмена атомов Н белка в тяжелой воде на атомы D). Более подвижные и менее прочно соединенные водородными связями атомы И легче обмениваются. [c.112] Поведение белка при денатурации, а также в ходе протеолиза определяется устойчивостью глобулы. Изучение денатурации проводится с помощью оптических и калориметрических методов. Микрокалориметрия — метод исследования суммарных свойств вещества, в частности, температурного хода теплоемкости. [c.112] НЬ—Перутц). На рис. 4.17 изображено строение МЬ. Молекула, содержащая простетическую группу гема (указана стрелкой, ср. с. 50, 111), построена пз восьми а-спиральных участков, прерываемых неупорядоченными. Примерно 75% общего числа 153 остатков принадлежит этим участкам, обозначаемым буквами от А до Н (считая от N-кoнцa цепи) внутри каждого а-спирального участка остатки нумеруются от 1 до п. Межспиральные, неупорядоченные участки обозначаются АВ, СВ и т. д., концевые участки—NA и НС—. В отличие от МЬ, молекула НЬ имеет четвертичную структуру она состоит из четырех свернутых в глобулы цепей — двух цепей, обозначаемых а, и двух цепей Структура а- и р-глобул сходна, но не совпадает со структурой МЬ. [c.113] Наиболее важная роль в эволюции принадлежит всего лишь пяти остаткам в нативном центре НЬ. Именно замены этих остатков имеют эволюционное значение (Перутц). [c.114] Таким образом, гидрофобные взаимодействия особенно существенны при самосборке глобулы. Вторичная структура также определяется этими взаимодействиями. [c.114] Миоглобин и другие глобины не содержат раздельных областей — доменов — в глобуле. Многие белки имеют доменную структуру. На рис. 4.18 показано строение фермента фосфоглицераткиназы. Глобула состоит из двух доменов. Цилиндры /—XII — а-спирали, стрелы А — Ь — -участки. [c.114] Не только гидрофобные, но и электростатические солевые связи в белках стабилизуются водным окружением, так как при их образовании освобождаются ориентированные молекулы воды, окружающие заряженные группы. Тем самым возникновение солевой связи сопровождается увеличением энтропии воды. Этот выигрыш в свободной энергии более значителен, чем определяемый электростатическим притяжением зарядов. Однако воздействие воды на солевую связь отлично от гидрофобного — солевые связи усиливаются, а гидрофобные ослабляются при добавлении неводных растворителе . [c.116] Если 6,, = 81, бр 5, то Е = кТ при г = 0,3 нм, т. е. ионы не могут проникнуть в слой воды толщиною примерно в одну молекулу, находящийся на белке. [c.117] Разрушение нативной глобулы — денатурация белка — отличай от перехода глобула — клубок, описанного в 3.5. Гетеро-полимерный статистический клубок является лишь конечным, отдаленным результатом денатурации. Белковая цепь сравнительно коротка, глобула не имеет флуктуирующей опушки . Превращение такой глобулы в клубок должно быть фазовым переходом второго рода. Однако при термической денатурации белка наблюдаются разрывы, энтальпии и энтропии — АЯ и AS. Характерные значения для разностей АН и TAS порядка 400 кДж/моль. [c.117] Денатурация белка кислотой или щелочью определяется двумя факторами. Во-первых, свободная энергргя сферического полиэлектролита пропорциональна квадрату суммарного заряда поверхности, так что стабильность глобулы убывает в обе стороны от изоэлектрической точки. Во-вторых, изменение pH может приводить к ионизации групп, погребенных в неполярном ядре глобулы. Будучи ионизованными, эти группы притягивают гидрат-пые оболочки, что вызывает сдвиг равновесия к расплавленной форме. [c.118] Сканирующая микрокалориметрия выявляет в ряде случаев последовательность пиков теплоемкости при плавлении глобулы. На рис. 4.23 приведена кривая плавления Лиз-плазминогена (Привалов и сотрудники). Ясно видны три пика теплоемкости. Это может свидетельствовать о раздельном плавлепин доменов в глобуле или об отщеплении ионов Н , происходящем при разных температурах в разных участках. В сочетании с рентгенографией и другими методами микрокалориметрия дает полезную информацию. [c.118] Это удобный способ определения конформационной стабильности белка. [c.119] С денатурацией хорошо коррелирует протеолиз, т. е. гидролитическое расщепление белка с помощью протеолитических ферментов (Лин церштрем-Ланг). Чем выше термостабильность белка, тем труднее он расщепляется. Это важно, в частности, для лягушек — протеолиз коллагена коллагеназой происходит при утрате головастиком его хвоста. [c.121] Вернуться к основной статье