ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цитохромы группы из "Химия биологически активных природных соединений" Главная функция цитохромов с, кдк и вообще всех цитохромов, связана с их участием в окислительной цепи в роли переносчиков электронов (водорода). [c.158] Цитохром с изучен лучше всех цитохромов. Для получения чистого цитохрома с используют экстракцию и осаждение различными реагентами, в частности метод солевой экстракции, а также различную ад-сорбируемость восстановленной и окисленной форм окисленное вещество легко адсорбируется на каолине, а при его восстановлении происходит десорбция. Высокая степень очистки достигается хроматографией, Хроматографически чистые препараты, так же как кристаллические соединения, содержат 0,45% железа, что соответствует молекулярной массе 13 000. [c.158] Очищенный цитохром с не разрушается, не теряет каталитических свойств при действии на него разбавленных кислот или щелочей в пределах pH 4—11,5, не изменяется при кипячении. В нейтральной среде восстановленный цитохром с не окисляется молекулярным кислородом, но окисляется перекисью водорода, феррицианидом и солями меди. Окисленный цитохром с восстанавливается такими восстановителями, как гидросульфит, цистеин, полифенолы и аскорбиновая кислота, а также цитохромами 5 и С1 и рядом ферментов. [c.158] При обработке порфирина бромистоводородной кислотой удаляются две молекулы цистеина и возникает гематопорфирин следовательно, два остатка цистеина были присоединены тиоэфирными связями к а-уг-леродным атомам этильных групп мезопорфирина. Порфирин с легко получается при реакции цистеина с протопорфирином IX путем присоединения сульфгидрильных групп к винильным. [c.159] Связь гема с остатками цистеина подтверждена получением ряда синтетических гемопептидов. У всех видов остатки цистеина в пептиде разделены двумя другими аминокислотными остатками, у каждого имеется последовательность His—Thr рядом с одним остатком цистеи-на и основной остаток — лизин или аргинин — рядом со вторым остатком цистеина (см. стр. 161). Вероятно, это обусловлено определенными пространственными требованиями, осуществление которых связано с ферментативной активностью цитохрома с. Нарушение этих требований приводит к потере ферментативной активности. [c.159] Конформация нативного цитохрома с определяет его ферментативную активность. Чем больше денатурирован гемопротеид, т. е. чем больше изменена конформация нативного белка, тем ниже его ферментативная активность, выше способность к аутоокислению и соединению с окисью углерода окислительно-восстановительный потенциал также изменяется при изменении конформации. К потере ферментативной активности приводит и исчерпывающее ацетилирование, что показывает значение свободных аминогрупп для проявления каталитических свойств гемопротеида. Подобный же эффект оказывает иодирование цитохрома (роль оксифенильных групп тирозина). [c.160] Важнейшее значение для понимания взаимосвязи между структурой и функциями цитохрома с имеет точное знание его белковой структуры. [c.160] Цитохром с из сердечной мышцы лошади был первым цитохромом, для которого установили полную аминокислотную последовательность. Гидролиз цитохрома с химотрипсином дал тринадцать больших пептидов, которые были разделены хроматографией на ионообменных смолах и очищены далее при помощи электрофореза и хроматографии на бумаге. Аминокислотная последовательность пептидов была установлена при помощи химических и ферментативных методов. Химические методы включали динитрофенилирование по Сэнджеру и деградацию по Эд-ману для идентификации N-концевых аминокислот, ферментативные — гидролиз лейцинаминопептидазой для определения N-концевых и карбоксипептидазой А для определения С-концевых аминокислот оба фермента использовались также для определения коротких аминокислотных последовательностей. [c.160] Длинные химотриптические пептиды гидролизовали также при помощи эндопептидаз — трипсина и папаина. Полученные при этом более короткие пептиды выделяли и очищали их аминокислотные последовательности определяли при помощи описанных выше методов. Таким образом была установлена аминокислотная последовательность всех тринадцати химотриптических пептидов. [c.160] Гидролиз цитохрома с трипсином дал двадцать триптических пептидов, выделение, очистка и установление строения которых осуществлялись методами, полностью аналогичными использованным в случае хи-мотриптических пептидов. [c.160] Сравнение аминокислотных последовательностей триптических и хи- мотриптических пептидов позволило установить полную аминокислотную последовательность этого цитохрома (см. стр. 161). [c.160] С резко различной полярностью, что, по-видимому, должно определять специфическую третичную структуру цитохрома с. [c.161] Полипептидная цепь цитохрома с сильно отличается от а- и р-цепей гемоглобина и от цепи миоглобина. Гем присоединен тиоэфирными связями к остаткам цистеина в положениях 14 и 17 и находится, таким образом, гораздо ближе к N-концу, чем нековалентно связанный гём в гемоглобине и миоглобине. [c.161] Цитохромы с, обладающие подобными свойствами и способностью реагировать с соответствующими окислительно-восстановительными ферментными системами, были выделены из различных природных источников млекопитающих, птиц, рыб и растительных клеток. Все они имеют молекулярную массу порядка 12 000—13 000, окислительно-восстановительный потенциал -f0,250 В и являются основными белками. [c.161] Уже на ранних этапах исследования строения цитохромов с было установлено, что гемопептиды, получающиеся при гидролизе цитохромов с из различных видов, обладают сходной структурой. [c.161] По-видимому, замещения подобными аминокислотными остатками имеют место в участках полипептидной цепи, играющих решающую роль в определении третичной структуры, в то время как совершенно отличные замещения происходят в местах, несущественных для определения конформации белковой молекулы. Для этих белков характерна также различная последовательность аминокислот вблизи гема, между двумя цистеиновыми остатками это может означать, что для свойств данных гемопротеидов большее значение имеет общая пространственная конфигурация полипептидной цепи в области гема, а не природа отдельных аминокислотных остатков. [c.162] Несомненный интерес представляет также сравнение строения белков, выделенных из далеко отстоящих видов, например млекопитающих и пресмыкающихся. Определение структуры цитохрома с из сердечной мышцы гремучей змеи показало, что он состоит из 104 аминокислотных остатков, имеет N-концевой ацетилированный глицин, гем, присоединенный к остатку цистеина в положениях 14 и 17, и отличается от белка человека только 14 аминокислотными остатками 11 из них приходятся на 24 остатка с С-конца это может свидетельствовать о несущественной роли значительного отрезка полипептидной цепи у С-конца в определении функциональных свойств молекулы. Таким образом, даже у столь отдаленных видов, как человек и гремучая змея, структура цитохромов с оказывается сходной. В то же время цитохром с, выделенный из дрожжей, несколько отличается от цитохромов позвоночных. К остатку глицина, который в белках позвоночных является N-конце-вым, вместо ацетильной группы у него присоединена дополнительная последовательность из четырех аминокислот остатки в С-концевой последовательности также отличаются. [c.162] Можно ожидать, однако, что только установление полной пространственной структуры цитохрома с даст ключ к выяснению механизма действия этого белка в организме. [c.163] Центр молекулы феррицитохрома с состоит из плотно упакованных гидрофобных боковых цепей. Вокруг этого ядра находится оболочка, образованная полипептидной цепью, которая обвита таким образом, что возникает плотный гладкий слой. Он нарушен только в трех местах там, где помещается щель с группой гема, и в местах внедрения двух каналов . Эти каналы не являются каналами в обычном смысле слова, т. е. свободным пространством, доступным для молекул растворителя. Они представляют собой плотно упакованные боковые цепи, по-5идимому, гидрофильные, которые внедряются в глубь белковой молекулы, не встречая на своем пути оболочки, образованной полипептидной цепью. Один такой канал проходит вниз от вершины молекулы параллельно оси, другой уходит внутрь от той стороны поверхности гема, с которой находится имидазольный лиганд. Наконец, снаружи плотной оболочки лежит слой, образованный гидрофильными боковыми цепями, непосредственно взаимодействующими с молекулами воды и электролитов. Таким образом, структура молекулы цитохрома с является очень хорошим примером часто предлагаемой для сложных белков модели гидрофобной капли . [c.164] Для полипептидной цепи молекулы цитохрома с характерно почти полное отсутствие а-спиральных участков. Только один участок цепи с той стороны гема, с которой расположен лиганд, не являющийся имид-азолом (по-видимому, метионин), может содержать от одного до полутора витков а-спирали. [c.164] Вернуться к основной статье