Спираль См в инсулине

Вторичная структура белков. Это первый этап пространственной организации полипептидных цепочек, контролируемый водородными связями пептидных групп, как внутримолекулярными, так и межмолекулярными. Основными видами вторичной структуры являются а-спираль, характерная как для всей молекулы белка (кератин волос, миозин и тропомиозин мышц), так и только для отдельных участков белкового полимера (инсулин). Она стабилизирована внутримолекулярными водородными связями >С=0- Н-Ы<. [c.97]

Что касается растворимых глобулярных белков (например, гемоглобина, инсулина, гамма-глобулина, яичного альбумина), то вопрос о характере вторичной структуры еще сложнее. Накапливаются данные, согласно которым и в этом случае а-спираль играет ключевую роль. Подобные длинные пептидные цепи не одинаковы по структуре по всей длине отдельные их участки свернуты в спирали и являются относительно жесткими другие участки образуют петли, скручены случайным образом и довольно подвижны. Установлено, что при денатурации белка спиральные участки раскручиваются и цепь в целом приобретает неупорядоченное строение. (Однако опыт показывает, что в определенных условиях раскручивание и возникновение спирали могут быть обратимыми процессами белок возвращается к исходной вторичной структуре, поскольку это расположение является наиболее стабильным для цепи с данной последовательностью аминокислот.) [c.1061]

Последовательность аминокислот в пептидных цепях белков, например инсулина, производит впечатление случайного и лишенного систематичности набора однако она может оказывать влияние на свойства белков несколькими способами. Так, кислотно-основные свойства белков и их изоэлектрические точки определяются числом и расположением кислых и основных аминокислот. Пространственное влияние замещающих групп определяет стабильность и точки изгиба пептидных спиралей. Последовательность аминокислот также может оказывать влияние на степень межмолекулярных взаимодействий и растворимость белков. Пептиды, состоящие из аминокислот одного типа, часто оказываются чрезвычайно мало растворимыми вследствие сильных внутримолекулярных взаимодействий. Если однородность цепи нарушается в результате включения в нее других аминокис- [c.388]

В 1-м столбце табл. 13 приводятся данные об избытке содержания правых а-спиралей над другими формами в различных белках, рассчитанные по наблюдаемым значениям Ьо. При этих расчетах делалось допущение, что влияние боковых цепей белка на оптическое вращение несущественно. Если белок растворить в 2-хлорэтаноле или других органических растворителях, не образующих водородных связей, то абсолютные величины Ьо часто оказываются большими, чем при других растворителях. Соответственно увеличиваются и рассчитанные по ним величины содержания спиральных структур для тех белков, в которых это содержание низко (см. табл. 13), достигая в некоторых случаях 60%. Исключением является инсулин, для которого подобных изменений не наблюдается. Добавление 2-хлорэтанола приводит к ослаблению гидрофобных связей, поскольку концентрация воды при этом уменьшается, и способствует образованию внутримолекулярных водородных связей, так как конкуренция за водородные связи со стороны растворителя ослабевает. [c.291]

В а-спиральной конформации составляла бы приблизительно 230 Айв полностью вытянутой—500 А. Эти величины явно несовместимы с размерами элементарной ячейки, приведенными в табл. 1. (Инсулин является, вероятно, единственным исключением, из этого общего правила. Полипептидные цепи инсулина доста-точно коротки, что позволяет им входить в элементарную ячейку в виде выпрямленных спиралей .) Приведенные данные не исключают возможности того, что часть белковых молекул спиральна. Действительно, ниже будет показано, что полипептидные цепи гемоглобина и родственного ему белка миоглобина состоят из смеси спиральных и неспиральных частей, содержание спиральной формы достигает в этом случае 60%. [c.77]

Первые эксперименты с глобулярными белками показали, что быстро обменивается лишь часть атомов водорода. Оставшийся водород, по-видимому, можно отнести к нескольким категориям, причем некоторые из них, вероятно, не способны принимать участие в изотопном обмене. На первый взгляд кажется, что данные по обмену могут быть объяснены на основе степени спиральности молекул белка [1040]. Это мнение было подтверждено тем, что денатурация способствует изотопному обмену в таких белках, как инсулин и рибонуклеаза [1041, 1042]. Однако более детальные исследования ряда белков показали, что объяснение экспериментов должно быть гораздо более сложным. Было обнаружено, что основное допущение относительно того, что изотопный обмен водорода заметным образом не сказывается на равновесии переходов спираль — клубок, неточно как в поли-у-бензил-Ь-глутамате, так и в рибо- [c.348]

Такие белки по типу микроструктуры относятся к а-спиралям. а-Спираль рибонуклеазы, а также, по-видимому, гемоглобина состоит из одной полипептидной цепочки а-спираль инсулина состоит из двух полииептидных цепочек и т. п. Полипептидная спираль, закрученная по часовой стрелке, имеет длину одного витка [c.176]

Когда мы, наконец, добрались до лаборатории Дороти, маниакальная фаза была уже позади. Фрэнсис изложил теорию дифракции на спиралях, а нашим успехам с ДНК посвятил лишь несколько минут. В основном мы обсуждали последние работы Дороти с инсулином. Уже начинало темнеть, и мы решили больше не отнимать у нее времени. Затем мы отправились в Магдален-колледж, куда были приглашены на чай к Эвриону Митчисону и Лесли Оргелу, которые в то время были членами этого колледжа. За пирожными Фрэнсис был готов говорить о всяких пустяках, а я предавался мечтам о том, как было бы прекрасно пожить когда-нибудь так, как живут члены Магдален-колледжа. [c.53]

В эти годы созданы новые физ.-хим. методы аиализа. Были заложены основы хроматографич. методов (М. С. Цвет, 1906). В 20-х гг. Т. Сведберг предложил использовать для седиментации белков ультрацентрифугу, вскоре этим методом был выделен ряд вирусов. В 30-х гг. А. Тизе-лиусом заложены основы электрофореза, в 1944 А. Мартином и др. создана распределит, хроматография, для определения структуры прир. соед. впервые стал использоваться рентгеноструктурный анализ (Д. Кроуфут-Ходжкин, 40-е гг.). Благодаря использованию физ.-хим. методов в 50-х гг. достигнуты крупные успехи в изучении двух важнейших классов биополимеров-белков и нуклеиновых к-т Э. Чар-гафф провел детальный хим. анализ нуклеиновых к-т, открыта двойная спираль ДНК (Дж. Уотсон и Ф. Крик, 1953), определена структура инсулина (Ф. Сенгер, 1953), одновременно осуществлен синтез пептидных гормонов -окситоцина и вазопрессина (Дю Виньо, 1953), открыт один из элементов пространственной структуры белков- спираль (Л. Полинг, 1951). В эти годы Р. Замечником открыты рибосомы, что послужило стимулом для изучения механизма синтеза белка. [c.292]

С помощью этого метода была установлена а-спиральная структура двух глобулярных белков -- мйоглобина и гемоглобина (Дж. Кендрью, М. Перутц), витамина Ви и инсулина (Д. Ходжкин), двойная спираль ДНК (Ф. Крик, Дж. Уотсон, М. Уилкинс), структура фермента лизоцима и т. д. [c.512]

Инсулин. Как уже упоминалось выше, инсулин — одно из немногих биологически интересных соединений, для которых полностью известно химическое строение. Используя эти данные, недоступные в других случаях, Линдлей и Роллет (1237] смогли построить более точную модель с учетом Н-связей в боковых цепях, которая имеет различный вид для правой и левой спиралей в главной цепи. [c.272]

Диффузия малых молекул в высокополимерах определяется растворимостью и подвижностью в полимерной фазе. В случае полукристаллических полимеров растворимость этих молекул может быть высокой в аморфной области, но ничтожной в кристаллитах. Весьма интересным применением этого подхода может служить оценка степени кристалличности целлюлозы методом изотопного обмена гидроксильного водорода с тяжелой водой. Было обнаружено, что обмен может происходить только в аморфной части полимера и на поверхности кристаллитов, но не в их объеме [44]. Другим примером является исследование изотопного обмена сухого инсулина при этом было найдено, что 45 из всех обменоспособных водородов значительно лабильней, чем остальные 46. Этот факт объясняли образованием водородных связей в той части полипептидной цепи, которая свернута в спираль [65]. Прежде чем использовать полимеры, часто бывает необходимо удалить все реагирующие вещества из их высококристаллической фазы. Наглядным примером служит дакрон (полиэтилентерефталат), весьма устойчивый к гидролизу, так как из-за его плотной кристаллической упаковки молекулы воды не могут проникнуть к внутренним лабильным эфирным связям. В случае полиэтилена, подвергнутого действию ионизирующего излучения, было найдено, что кислород может диффундировать внутрь полимера и воздействовать на радикалы, захваченные микрокристаллитами, но этот процесс протекает очень медленно, в течение тысяч часов [69]. [c.270]

Два больших открытия, сделанные в 1953 г., ознаменовали наступление новой эры в биохимии. В этом году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембридже (Англия) создали модель структуры ДНК (двойную спираль) и высказали предположение о структурной основе точной репликации ДНК. В этом предположении, по существу (хотя и не в явной форме), была выражена идея о том, что последовательность нуклеотидных звеньев ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. В том же году Фредерик Сэнгер, работавший в Кембридже в той же лаборатории, расшифровал последовательность аминокислот в полипептидных цепях гормона инсулина. Это достижение само по себе имело большое значение, так как в течение долгого времени считалось, что определение аминокислотной последовательности полипептида представляет собой совершенно безнадежную по трудности задачу. Но, кроме того, результаты, полученные Сэнгером, практически одновременно с появлением гипотезы Уотсона-Крика, тоже наводили на мысль о существовании какой-то связи между нуклеотидной последовательностью ДНК и аминокислотной последовательностью белков. В следующее десятилети Ь эта идея привела к расшифровке всех содержащихся в ДНК и РНК нуклеотидных кодовых слов, которые однозначно определяют аминокислотную последовательность белковых молекул. [c.146]

Отмеченная выше оговорка имеет особое значение в случае кератинов. Это связано с тем, что белки кератинов содержат аномально большое количество одной из аминокислот—цистина. Пептидные остатки такой аминокислоты содержат дисульфидные связи, которые образуют сшивки между удаленнымн друг от друга остатками одной и той же или различных полипептидных цепей. (См., например, дисульфидные сшивки в инсулине, показанные на рис. 2). Если многие из этих поперечных связей существуют между участками одной и той же цепи, то в этом случае, очевидно, нельзя ожидать образования непрерывной а-спирали, однако рентгенограммы кератина, как правило, свидетельствуют об а-спиральной структуре. Этот факт, несомненно, объясняется составом кератинов. Недавно было открыто , что кератин шерсти состоит из нескольких различных по химическому составу белков и что некоторые из них (составляющие от 30 до 40% от общего количества белка) характеризуются очень низким содержанием серы в противоположность кератину как целому, который содержит много серы. Несомненно, что именно эти белки обусловливают а-спираль-ную структуру кератина шерсти. Вероятно, подобное положение имеет место и для других кератинов. [c.72]

Доказательства существования водородных связей в белках могут быть получены при изучении скорости изотопного обмена имидного водорода с водой, содержащей дейтерий или тритий. Этот прием был использован в лабораториях Линдерштрём-Ланга и Бреслера. Известно, что в низкомолекулярных пептидах этот атом водорода обменивается с водой крайне быстро. В высокомолекулярных полипептидах с большим числом водородных связей обмен имидного водорода сильно замедлен. Например, у по-лиаланина с 28 пептидными связями только 5—6 имидных водо-родов обмениваются быстро. Это говорит о том, что почти все пептидные группы соединены водородными связями, а сама цепь свернута в упорядоченную спираль. У инсулина из 49 имидных водородов 30 обмениваются медленно, т. е. степень спирализации составляет примерно 60%. Другим подтверждением существования водородных связей в белках является их деструкция и денатурация под влиянием агентов, обладающих значительной способностью к образованию водородных связей с амидной группой (концентрированные растворы мочевины, гуанидина, трифтор-уксусная и муравьиная кислоты и др.). [c.91]

ЛипдерштрСм-Ланг предложил пространственную модель инсулина, а Шерага — структуру рибонуклеазы. Обе модели содержат как основной элемент отрезки спиралей Полинга—Кори. Линдерштрём-Ланг предположил, что пз двух пептидных цепей инсулина цепь А образует левые спирали, а цепь В — правые. [c.71]

Инсулин состоит из 51 аминокислотного остатка, которые составляют две цепи цепь А (21 остаток), цепь В (30 остатков). Обе цепи связаны двумя дисульфидными мостиками. Цепь А содержит третий дисульфидный мостик, замыкающий петлю, состоящую из шести аминокислотных остатков. Последовательность аминокислот в инсулине определена [78] и проведено его рентгеноструктурное исследование [79]. Цепь А имеет сильно свернутую структуру с короткими квазиспиральными участками. Участки а-спиралей имеются в цепи В между дисульфидными мостиками. Низкая молекулярная масса (5780), казалось бы, делает инсулин привлекательным объектом для исследования с помощью ЯМР, тем не менее еще нет публикаций об изучении этим методом нативного белка. Отчасти, видимо, это объясняется тем, что в нем не выделен активный центр . Гормональная функция инсулина — способность понижать содержание сахара в крови — хорошо известна, но непонятна с химической точки зрения. Инсулин обладает ярко выраженной способностью образовывать полимеры. Димер и гексамер хорошо охарактеризованы [79]. В димере наблюдается интересное окружение (по типу ящика ) остатков Тир-26 (В) и Фен-24 (В), а также остатков во второй входящей в димер молекуле, связанных с двумя первыми осью симметрии второго порядка. Это явление представляет несомненный интерес для изучения на частоте 220 МГц. [c.384]

К третьей группе принадлежат белки, у которых имеются участки, целиком построенные из а-спиралей, и участки, целиком состояш,ие из Р-слоев, — (а -Ь )-белки. На рис. 1.10 изображена модель стафилококковой нуклеазы — типичного представителя (а + Р)-белка. Примерами белков такого типа являются инсулин, попаин, рибонуклеаза. [c.64]

Рассмотренный пример не является исключением. Так, С-концевой полипептид папаина из ПО остатков, представляющий собой достаточно автономную область трехмерной структуры, был отнесен, как и а-химотрипсин, к -структурным белкам [157]. Следовательно, формирование его конформации должно проходить в принципе так же, как у рассмотренного фермента. Но С-концевой домен папаина содержит лишь восемь -структурных остатков и приходится описывать весь процесс укладки, не воспользовавшись другими 102 остатками, в том числе 11 а-спиральными. Еще один пример. Инсулин причислен к а-структурной группе [157]. Поэтому при сборке его структуры не замечается уже -структурный участок. Принципиальный недостаток схемы уровней структурной организации глобулярных белков Шульца и Ширмера заключается в том, что в ней не учитывается существование нерегулярных участков полипептидной цепи, иными словами, сборка третичной структуры представляется только путем ассоциации вторичных и супервторичных структур и состоящих из них доменов. И такое представление не претерпело каких-либо изменений и остается общепринятым и сегодня. В 1989 г., т.е. спустя десять лет после выхода в свет монографии Г. Шульца и Р. Ширмера, Г. Фасман писал ...стало очевидно, что третичное свертывание определяется главным образом упаковкой а-спиралей и/или -структур... Супервторичные структуры являются главными компонентами доменов, которые, будучи собранными, составляют трехмерные конформации белков [238. С. 236]. [c.313]

Под влиянием а-спиральной концепции К. Линдерстрем-Ланг вместе с Дж. Шеллманом (1954 г.) предложили третичную структуру инсулина, состоящую из левой а-спирали цепи А и правой - цепи Б. В. Лоу (1955 г.) построила структурную модель этого же белка из двух левых а-спиралей, а Г. Линдли и Дж. Коллет (1955 г.) - из двух правых. Три совершенно различные структурные модели, но в равной мере основанные на максимизации а-спирального содержания, были предложены также для рибонуклеазы. [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология