Центры связывания кальция

Другими ионами кальций в этой системе заменить нельзя. Ионы ртути, цинка, кадмия связываются в областях фиксации кальция и вызывают ингибирование ферментной активности этот эффект исчезает при добавлении в смесь ионов кальция. При замещении иона кальция на ион стронция сохраняется активность по отношению к гидролизу ДНК, но замещение ионом бария ведет к полной инактивации, как считают, вследствие геометрических искажений центра связывания кальция, которые передаются и на область связывания нуклеотида. Стерическое соответствие фермент — субстрат при этом утрачивается и активность резко падает. Эти примеры говорят о большом значении геометрической структуры, создаваемой и поддерживаемой ионом в системе фермент—ион—субстрат для правильного протекания ферментативной реакции. [c.364]

Центр связывания кальция [c.274]

Первым из этих белков был открыт тропонин С в клетках скелетных мышц роль его в мышечном сокращении обсуждалась в гл. 11 (разд. 11.1.12). Другой, близко родственный ему кальций-связывающий белок-кальмодулин - обнаружен во всех до сих пор изученных клетках животных и растений. Типичная животная клетка содержит более 10 молекул кальмодулина, что может составлять до 1% всего клеточного белка. Кальмодулин функционирует как многоцелевой внутриклеточный рецептор для Са . участвующий в большинстве процессов, регулируемых этими ионами. Это очень консервативный одиночный полипептид примерно из 150 аминокислот, имеющий четыре высокоаффинных Са -связывающих центра при связывании кальция он претерпевает большие конформационные изменения (рис. 12-29). [c.375]

Ионы цинка не меняют значение константы диссоциации ионов кальция с высокоаффинным центром связывания. Следо- [c.452]

Таким образом, гибкая 12-членная петля, ограниченная с двух сторон а-спиральными участками и обозначаемая как EF-рука, способна формировать высокоспецифичные центры связывания ионов Со", обладающие высоким сродством к этому иону. Внутриклеточные белки, относящиеся к семейству EF-руки, могут выступать в роли сенсоров кальция и регулировать активность многих белков и ферментов. Именно белки семейства EF-руки участвуют в регуляции сократительной активности мышц различного типа. [c.215]

Другой пример белка-модулятора — кальмодулин он участвует в регуляции активности многих ферментов. Кальмодулин — небольшой белок (148 аминокислотных остатков), содержит два глобулярных домена, соединенных а-спиральным доменом. Каждый глобулярный домен имеет два центра связывания ионов кальция (рис. 2.31). [c.96]

Однако в отсутствие внешнего сигнала, получаемого от нейронов, таких событий не происходит. Это связано с наличием в составе тонких нитей белка тропомиозина, который при недостаточно высоких концентрациях ионов кальция блокирует на молекулах актина центры его связывания с миозином. [c.437]

Первый этап работы Са — АТФ-азы — связывание субстратов Са и АТФ в комплексе с Мд (Мд-АТФ). Эти два лиганда присоединяются к разным центрам на поверхности молекулы фермента, обращенной наружу пузырька саркоплазматического ретикулума. Высокая константа связывания Са (порядка 10 л/моль) свидетельствует о том, что при связывании этого иона высвобождается большое количество энергии. По уравнению (1.6) находим, что при связывании ионов кальция при 37°С высвобождается 37,4 кДж на 1 моль. [c.130]

Калий и натрий могут довольно легко проникать в липидные фазы. Области фосфолипидной мембраны, содержащие фосфосахара, обычно более эффективно накапливают калий. Лигандные свойства белков очень сложны. Молекулы белка содержат ионные и дипольные центры. Связывание кальция с анионами — один из путей формирования мостиковых связей между белками. Хорошо связывают кальций гликопротеиды мембран, так же как и катионы К+ и Ыа+. Кроме того, К+, Ыа+ и Са + могут находиться в мембранах как свободно движущиеся ионы в селективных каналах, а также в примембранных слоях. [c.34]

В специальных кальций-связывающих белках, или парвальбуми-нах , ион Са + связан как с амидной группой, так и с кластером карбок-силат-ионов. Установлена трехмерная структура такого белка из мышцы карпа (рис. 4-5). В этом белке имеется два центра связывания для кальция. В одном из них (рис. 4-5, Л, слева) ион Са + связан с четырьмя карбоксильными группами боковых цепей остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот, с гидроксильной группой остатка серина, а также с карбонильным кислородом 57-го остатка пептидной цепи. Заметим, что эта Же самая пептидная группа связана водородной связью с карбонильной группой другого сегмента полипептидной цепи, расположенного рядом со вторым центром связывания иона Са + (рис. 4-5, Л справа). Этот центр содержит четыре карбоксилат-иона (один из которых осуществляет координационное связывание иона a + обоими ато-мами кислорода) и карбонильную пептидную группу. Значение данной [c.268]

Хорошо известно, что ионы кальция поступают в цитоплазму в ответ на нервную стимуляцию и что именно они вызывают различные ответные реакции в организме, такие, например, как мышечное сокращение. Весьма вероятно, что в результате присоединения ионов Са- к специфическим центрам связывания (как это имеет место, например, в каль-ций-связывающем белке карпа) в молекуле происходят конформационные изменения, инициирующие биологические ответные реакции. Кальций-связывающий белок содержит интересную систему внутренних полярных групп, связанных между собой специфическим образом с помощью водородных связей (рис. 4-5, ). Присоединение ионов кальция может вызывать перестройку этих внутренних связей (гл. 2, разд. Б.7) и изменять тем самым характер взаимодействия этого белка (функция которого точно не известна) с другим белком (ср., например, с действием тропонина С, разд. Е.1). В других кальций-связывающих центрах в белках содержатся остатки у-карбоксиглутаминовой кислоты, способной образовывать хелатные комплексы (дополнение 10-Г). [c.270]

Молекула тропонина состоит из трех полипептидных цепей с мол. массами от 18 000 до 37 000 дальтон. Один полипептид (Т) прочно связывает тропонин с тропомиозииом в участке, расположенном приблизительно на одной трети расстояния от С- до N-конца, со стороны С-конца. Второй полипептид (I), входящий в состав тропонина, взаимодействует с актином в отсутствие ионов Са + и работает вместе с остальными двумя полипептидами, удерживая тропомиозин в таком положении, в котором он ингибирует гидролиз АТР. Когда третий полипептид (С-субъединица) присоединяет ионы кальция, то ингибирование прекращается и может начаться сокращение. Однако общая картина функционирования всей этой машины остается непонятной. По данным рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии [93, 94], при связывании кальция с тропонином тропомиозин отклоняется от S1 примерно на 20°, открывая активный центр для взаимодействия миозин — АТР—актин (рис. 4-24). Возможно, тропомиозин катится наподобие ролика вдоль поверхности актина, открывая центры одновременно в семи молекулах актина Если это действительно так, то какого рода мотор используется при этом и что не позволяет ролику упасть с актина Обо всем этом мы может только догадываться. Вполне возможно, что боковые цепи отдельных аминокислотных остатков тропомиозина, выступающие наподобие зубцов на субмикроскопической шестеренке, входят в комплементарные углубления актина. Тогда возникает вопрос почему связывание иона кальция с тропомиозииом приводит к тому, что тропомиозии начинает катиться , как ролик, по актину Мы знаем, что присоединение металлов к белкам может приводить к очень сильным конформационным изменениям (разд. В.8.в). Не исключено, что конформационное изменение С-субъединицы тропонина [c.325]

То обстоятельство, что Y-кapбoк иглyтaмaт ранее никогда в белках не находили, объясняется легкостью, с которой это производное малоновой кислоты подвергается декарбоксилированию в обычную глутаминовую кислоту. Функция витамина К заключается в том, что он содействует включению дополнительных карбоксильных групп в остатки глутамата в предобразованном протромбине. Почвидимому, аналогичной посттранскрипционной модификации подвергаются и другие факторы свертывания крови"". Вызванное такой модификацией повышение способности к связыванию ионов кальция легко объясняется введением дополнительных карбоксилатных анионных групп, поскольку тем самым увеличивается число имеющихся в белке хелатных центров связывания металла. [c.389]

Сам по себе процесс транслокации еще недостаточен 1ля активного транспорта ионов. Нужна энергия, чтобы 1рочно связанные ионы оторвались от центров связывания, та энергия в конечном счете обусловлена гидролизом ТФ. Но на этапе 2, где этот гидролиз происходит, обра-5уется Е/ Ф-комплекс с макроэргической фосфатной вязью. Высвобождение энергии происходит на третьем 9тапе работы Са -АТФ-азы в результате изменения характера связи фосфатной группы с ферментом связь становится обычной, при ее гидролизе энергии выделяется немного. Энергия, ранее сосредоточенная в макроэргической фосфатной связи, расходуется на изменение константы связывания ионов кальция с ферментом. Константа связывания становится равной примерно 10 л/моль. С энергетической точки зрения это означает изменение энергии связывания АО при связывании Са внутри везикул равна всего лишь 17,8 кДж/моль (АС —5,9 lg/ . кДж/моль). Перенос Са с одной стороны мембраны на другую сопровождается, таким образом, затратой энергии, которая может составлять 37,4 — 17,8 = 19,6 кДж/моль. Ясно, что энергии гидролиза АТФ (около 40 кДж/моль) хватает на перенос двух ионов кальция. Действительно, [c.131]

Рис. 3.83. Эффект влияния ионов цинка на связывание ДАДЛЭ с высокоаффинными (1) и низкоаффинными (2) центрами связывания (а) (в % от связывания в отсутствии цинка) и на константу диссоциации комплекса иона кальция с высокоаффинным центром связывания ДАДЛЭ (б).

Цепочка событий, приводящих к смещению тропомиозина, начинается на клеточной мембране. Когда нервные импульсы активируют клетку мышцы, имеющую объем 1 мкл, ионы Са + выделяются иэ саркоплазматического ретикулума [770] в цитоплазму, где концентрация свободных ионов Са + становится на два порядка выше 1 мкм (рис. 11.7). Это приводит к насыщению тропонина С — кальций-чувствительного компонента тонкой нити [771] к молекулам тропонина С присоединяются 90% из общего количества 10 ионов. Связывание Са + вызывает конформационные изменения всего тропо-нинового комплекса [772]. При измененной структуре тропонина тропомиозин уже не может больше удерживаться в выключенном состоянии. Тропомиозиновая спираль соскальзывает в сторону к новому положению ближе к центру желоба. Таким образом, одна молекула тропомиозина освобождает семь мономеров актина, способных к взаимодействию с миозином [767, 769, 785]. [c.288]

Бокситы. Авторы [175] изучили селективную флокуляцию измельченных каолинит-бемитовых бокситов, содержащих 50,3 % А120,з и 19,3 % ЗЮг, при высокой концентрации солей кальция в пульпе. Флокулянтом служил ПАА, диспергатором — сода, гексаметафосфат и щелочь. Показано, что выделение каолинитового продукта возможно лишь при содержании кальция в жидкой фазе менее 30 мг/дм . Так как содержание кальция в жидкой фазе бокситовых суспензий в природных водах значительно выше (50—300 мг/дм ), то в пульпу вводили раствор соды для связывания ионов кальция в нерастворимый карбонат. Добавленный гексаметафосфат, адсорбируясь в виде полифосфатного аниона на поверхности образующегося СаСОз, препятствует укрупнению частиц карбоната. Одновременно ГМФ влияет на взаимодействие продуктов реакции с ПАА и усиливает его флокулирующее действие на суспензию карбоната кальция. Авторы это объясняют тем, что образующиеся в жидкой фазе на поверхности минералов труднорастворимые продукты являются центрами закрепления флокулянта, что приводит к снижению селективности при больших концентрациях кальция в жидкой фазе. [c.171]

Лредполагается, что в связывании принимает участие тирозин так, что молекула тестостерона располагается параллельно циклу тирозинового остатка, а группы СО или ОН тестостерона вступают во взаимодействие с фенольной группой. Степень специфичности при таких явлениях столь велика, что даже септические изомеры ингибиторов оказывают различное ингибирующее действие. Ионы металлов также присоединяются лишь к небольшому числу центров. Для сывороточного альбумина было найдено, что его молекула может связать восемь ионов кальция или магния или 16 ионов меди, причем энергия связывания каждого последующего иона меньше энергии связывания предыдущего, как это наблюдается в комплексных соединениях. Тот же белок может связать 24 молекулы фенилбутрата, 22 молекулы метилового оранжевого и т. д. [c.163]

Деполяризация мембран цистерн приводит к высвобождению кальция и началу мышечного сокращения. Кальций связывается с субъединицей С тропонина. Это изменяет конформацию всей молекулы тропонина — субъединица I перестает мешать взаимодействию актина с миозином изменение конформации субъединицы Т передается на тропомиозин. Далее тропомиозин поворачивается на 20° и открывает закрытые ранее центры в актине для связывания с миозином. Головка миозина, которая в покое представляет собой комплекс М+АДФ+Рн, присоединяется к актину перпендикулярно, причем актин обладает к этому комплексу большим сродством (образование поперечных мостиков). Присоединение актина вызывает быстрое освобождение АДФ и Рн из миозина. Это приводит к изменению конформации, и головка миозина поворачивается на 45° (рабочий ход). Поворот головки, связанной с актином, вызывает перемещение тонкой нити относительно миозина. К головке миозина вместо ушедших АДФ и Рн вновь присоединяется АТФ, образуя комплекс М + АТФ. Актин обладает к нему малым сродством, что вызывает отсоединение головки миозина (разрыв поперечных мостиков). Она вновь становится перпендикулярно тонкой нити. В головке миозина, не связанной с актином, происходит гидролиз АТФ. Вновь образуется комплекс АДФ + Рн -Ь миозин, и все повторяется. После прекращения действия двигательного импульса Са " " с помощью Са2+-зависимой АТФазы переходит в саркоплазматический ретикулум. Уход кальция из комплекса тропонина приводит к смещению тропомиозина и закрытию активных центров актина, делая его неспособным взаимодействовать с миозином, - мышца расслабляется. [c.460]

Лучше всего охарактеризован кальций-связывающий белок, который был открыт первым,-тропонин С из клеток скелетной мускулатуры роль его в мьппечном сокращении обсуждалась в главе 10 (разд. 10.1.13). Родственный кальций-связывающий белок кальмодулин был обнаружен во всех до сих пор изученных клетках животных и растений. Этот эволюционно консервативный белок оказался вездесущим внутриклеточным рецептором ионов Са , он участвует в большинстве известных регулируемых кальцием процессов в эукариотических клетках. Кальмодулин-это полипептид из 148 аминокислот, сходный по их последовательности с тропонином С, который поэтому можно рассматривать как специализированную форму кальмодулина. Подобно тропонину С, кальмодулин имеет четыре центра с высоким сродством к Сг и при связывании с этим ионом претерпевает значительное конформационное изменение. [c.276]

Недавно были опубликованы очень важные результаты дальнейших исследовании, касающихся роли кальция в термостабильности термолизина (Dahlquist et al., 1976). Показано, что избыток ионов Са + стабилизирует нативный голофермент, препятствуя тому, что, по-видимому, является кооперативным структурным переходом, приводящим в конечном счете к автолизу фермента при температурах выше 50°С. Подобным стабилизирующим действием не обладают ни цинк (присоединяющийся к участку, отличному от участков связывания четырех ионов Са2+), ни тербий (присоединяющийся к двойному участку связывания Са +). Если тербий присоединяется не к двойному участку связывания Са +, а к другим участкам молекулы, то при этом также наблюдается ее стабилизация, что навело авторов иа мысль о вовлечении в переход, вызывающий автолиз фермента, участка молекулы, отличного как от активного центра, так и от двойного участка связывания Са +. При условии, что ионы тербия прочно присоединены к двойному участку связывания Са +, удаление двух других ионов Са + из соответствующих участков приводит к необратимому изменению фермента, сохраняющего лишь около 40% исходной каталитической активности. Однако измененный таким способом термолизин денатурируется при низкой температуре и при нагревании не стабилизируется ионами Са +. [c.302]

С тонкими нитями перекрываются толстые, миозино-вые нити, содержащие тяжелые и легкие цепи миозина и С-белок с мол. массой 140 кДа. Кроме связывания с миозином С-белок способен к чувствительному к кальцию связыванию с полосой I. Существует несколько изоформ С-белка. Разные формы найдены в большой грудной мышце и в широчайшей мышце спины [78]. Таким образом, как и с тяжелой цепью миозина, наблюдается специфичность изоформ С-белка по отношению к мышечным волокнам с разными физиологическими характеристиками. Гетерогенность по С-белку может, впрочем, обнаруживаться и в одном и том же волокне, и даже в пределах одного саркомера. Есть мышцы, в каждом сар-комере которых присутствуют две формы С-белка. Центры толстых нитей располагаются по М-линии, которая содержит белок миомезин с мол. массой 165 кДа. Кроме того, в М-линии присутствует особая, мышечная форма креатинкиназы [79]. [c.51]

Возможно, таким образом, двоякое действие ионов кальция на циклоз. Во-первых, обратимое ингибирование Са " -чувствительного механизма во-вторых, ингибирование через его действие на миозиновые фи-ламенты. По аналогии с аксоплазмой считают, что и в клетках харовых водорослей места прикрепления филаментов к возбудимой мембране являются белковыми молекулами с высоким сродством к ионам Са В результате входа ионов кальция и их связывания с активным центром ослабляется связь между протомерами актиновых филаментов, происхо-дит их открепление от мембраны, что и приводит к остановке циклоза. Так, ранее указывалось на то, что ПД или калиевая деполяризация в аксоне вызывала открепление мембраносвязанных филаментов цитоскелета. Последующее удаление ионов Са " приводит к прикреплению актиновых филаментов. [c.102]

Соответственно в молекуле рианодинового рецептора обнаружены специальные центры для связывания ионов Са и АТР. Кальций или АТР, связываясь с соответствующими центрами в молекуле рианодинового рецептора, вызывают конфор-мационную перестройку молекулы, сопровождающуюся открыванием кальциевого канала в составе этой молекулы. В результате ионы Са + поступают из полости СР в миоплазму. Помимо ионов Са и внутриклеточного Мв -АТР, взаимодействие рианодиновых рецепторов с такими внутриклеточными метаболитами, как циклическая АВР-рибоза и кальмодулин, также может облегчать открывание кальциевого канала в составе молекулы рианодинового рецептора. (Более подробно о структуре, свойствах молекулы рианодинового рецептора и входящего в ее состав кальциевого канала см. далее.) [c.147]

Как отмечалось, кальций связывается в центре 12-членной аминокислотной петли, шесть лигандов которой прямо участвуют в координации ионов Са " . Са +-связывающие петли довольно консервативны по своей первичной структуре. Так, в положении 1, как правило, располагается остаток Asp, а в положении 12 — остаток Glu. Положения 4 и 6 часто заняты остатками Gly, а остатки в положениях 3, 5 и 9 имеют в боковой цепи атомы кислорода (Asp, Asn, Thr, Ser, реже Glu и Gin). Кальций координируется шестью (или семью) лигандами, расположенными в вершинах октаэдра (рис. 119—см. вклейку) или в вершинах пентагональной бипирамиды. При этом главную роль в связывании ионов Са играют атомы кислорода карбоксильных или спиртовых групп, кислород карбонильной группы пептидной связи (лиганд в положении 7, -Y), а также кислород молекулы воды. Связывание ионов Са2+ в Са2+-связывающей петле сопровождается конформационными изменениями, которые затрагивают как структуру петли, так и структуру ограничивающих ее с двух сторон а-спиральных участков. Следствием этих конформационньгх перестроек часто является изменение (как правило, увеличение) а-спиральнос-ти, ориентации а-спиралей относительно друг друга, а также изменение гидрофобности молекулы белка. Все вместе это влияет на способность Са2+-связывающего белка взаимодействовать с белками-мишенями и обеспечивает Са -зависимую регуляцию многочисленных реакций, протекающих в клетке. Ионы имеют меньший радиус, чем ионы Са . Вследствие этого они менее прочно связываются в катионсвязываю-щих центрах и вызывают заметно меньшие конформационные изменения в общей структуре анализируемых белков. [c.210]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология