ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фанкухен. Рентгенография и строение белков. (Перевод Р. А. Дулицкой) из "Химия белка" Мы рассмотрели данные рентгеноструктурного анализа о внутримолекулярной структуре белковой молекулы — о межатомных расстояниях и валентных углах, которые определяют расположение атомов углерода, азота и кислорода в полипептидной цепи. [c.318] Теперь рассмотрим межмолекулярные взаимодействия в твердых белках, характер сил, действующих между соседними молекулами белков, и ту роль, которую эти силы играют в определении конфигурации молекул белков и их пространственных отношений друг к другу. [c.318] Изучение диффракции рентгеновских лучей для дикетопиперазина, глицина, /-аланина и глицилглицина показали, что кристаллы этих веществ состоят из отдельных молекул и что эти молекулы упакованы в определенном пространственном расположении, которое определяется размерами и формой молекул, а также межатомными и межмолекулярными силами. Все эти молекулы содержат СО- и ЫН- или — ЫНз+-группы, способные образовывать О ЫН водородные связи. Особый интерес при этом имеют направляющие свойства водородных связей, от характера которых зависит распределение и ориентация молекул. [c.319] В глицине сильные водород- Рис. 61. Диаграмма молекулы иые связи соединяют моле- ацетамида. [c.319] Вид кристалла ацетамида по трем осям. [c.320] по одной с атомом азота каждой из двух молекул в нижнем слое каждый азот образует две водородные связи, по одной с атомами кислорода двух молекул, лежащих в верхнем слое. Молекулы соседних слоев, таким образом, тесно связаны друг с другом водородными связями по тройным осям кристаллов. [c.320] Можно ожидать, чго вокруг молекулы кислорода водородные связи будут занимать преимущественные направления в плоскости молекулы ацетамида соответственно неспаренным двум электронам в атоме кислорода. Это условие выполняется в недостаточной степени. Сумма валентных углов вокруг атома кислорода равна 356°, и водородные связи не образуют равных углов со связью С—О. [c.322] как указывают авторы [26], положение атомов в кристалле ацетамида не определено с желаемой точностью, все же эти данные показывают, что по сравнению с атомом кислорода атом азота и связанные с ним ковалентной связью атомы водорода играют, повидимому, главную роль в определении пространственного расположения молекул ацетамида в кристалле. [c.322] По вопросу о химическом строении белковой молекулы как основы для понимания физических и химических ср.ойств фибриллярных и глобулярных белков было высказано много гипотез и теорий, однако положение о полипептидной цепи как основном элементе структуры белков является общепринятым. Во всех этих гипотезах значительное внимание уделяется как существующим представлениям о размерах атомов и молекул, так и рациональному распределению электрических зарядов в соседних молекулах. Однако до последнего десятилетия наши сведения о размерах атомов и пространственном распололсении атомов в молекулах были недостаточны как для надежной разработки таких гипотез, так и для обоснованной критики предложенных структур. [c.322] Сравнительно недавно изучение строения крясталлсв и другого рода исследования привели к значениям величин радиусов атомов и валентных углов в целом ряде соединений, которые заставили отказаться от некоторых старых концепций о структуре белковых молекул [5]. [c.322] Из одних этих представлений нельзя предсказать ориентацию молекул, но они позволяют отбросить наименее вероятные структуры и критически оценить более вероятные. Можно не сомневаться в том, что в будущем структуры белков, не согласующиеся с данным критерием, будут встречаться с серьезным скептицизмом. Можно надеяться, что в скором времени появятся дополнительные данные о положении атомов и распределении молекул в кристаллах аминокислот пептидов и сходных с ними веществ и что эти данные послужат еще более специфическим критерием для оценки развития нащих знаний о структуре белков. [c.323] Метод диффракции рсниеповских лучей был открыт более тридцати лет назад. В течение ряда лет после появления первой работы Фридриха, Книппинга и Лауэ [1] в 1912 г. рентгенологи занимались главным образом изучением сравнительно простых структур, доступных детальному исследованию. [c.325] Однако уже тогда некоторые исследователи пытались применить эту методику к более сложным структурам и даже к биологическим объектам. Так, Герцог и Янке [2] в 1920 г. получили текстур-диаграммы для шелка, коллагена и других белковых волокон. [c.325] Кристаллические белки также сравнительно давно подвергались исследованию. Первые попытки в этом направлении дали диаграммы, либо не соответствующие кристаллическим веществам [3], либо неверные в экспериментальном отношении [4]. Хорошие рентгенограммы были получены лишь Берналем и его сотрудниками, которые применили монокристалл белка, погруженный в его маточный раствор [5, 6]. [c.325] Большое число рентгеновских исследований белков привело к накоплению огромного фактического материала. Несомненно, что при этом были получены ценные сведения, но анализ этих данных до сих пор не был проведен настолько глубоко, насколько было бы желательным- В тех случаях, когда пытались дать более детальный анализ, возникали сомнения в правильности полученных выводов. [c.325] При всех исследованиях белков методом диффракции рентгеновских лучей тонкий монохроматический параллельный пучок рентгеновских лучей направляется на образец и рассеянные рентгеновские лучи фиксируются на фотопластинке. Эти фотоснимки рассеянного излучения и представляют собой исходные экспериментальные данные. Характер полученных результатов зависит от исследуемого образца и от устройства рентгеновской аппаратуры. Выводы, которые можно получить, зависят, естественно от качества полученных результатов (рис. 64). [c.326] Для рентгеновских исследований белков применялись самые различные образцы. Можно с уверенностью сказать, что чем выше степень ориентации, т. е. чем ближе образец приближается по характеру к монокристаллу, тем более содержательны полученные данные. [c.326] Совершенно неориентированные образцы изучались как для некристаллических, так и для поликристалличе-ских веществ. Для некристаллических образцов получают небольшое число широких интерференционных колец (гало), а для поликристаллических — ряд резко очерченных колец. В случае белков из таких диаграмм можно извлечь довольно немного. Широкие кольца соответствуют излучению, рассеянному под углами, которые, будучи пересчитаны на брэгговские расстояния (впрочем, неясно, применим ли закон Брэгга во всех этих случаях), соответствуют приблизительно 4,5 и 10 А. [c.326] Согласно Астбюри, эти расстояния соответствуют периоду идентичности вдоль полипептидной цепи и средней длине боковых цепей. При работе с подлинно кристаллическим белком диаграмма сверх ожиданий приобретает простой вид (рис. 64, в). Так, Фанкухен получил дебае-грамму кристаллического альбумина [7] лошадиной сыворотки в маточном растворе. [c.326] Действительно, в случае альбумина лошадиной сыворотки, хотя размеры его гексагональной элементарной ячейки точно установлены из рентгенограммы монокристалла, даже при наличии этих сведений все же невозможно однозначно интерпретировать диаграмму порошка альбумина. [c.327] Вернуться к основной статье