Аминокислоты, замены в ферментах

Тонкие различия в первичной структуре родственных белков часто удается выявить методом отпечатков пальцев . Метод этот состоит в том, что белок подвергают частичному перевариванию с помощью одного или нескольких протеолитических ферментов, а затем разделяют продукты гидролиза и идентифицируют их, пользуясь для этого либо электрофорезом, либо хроматографией на бумаге. На фиг. 32 приведены полученные таким способом отпечатки пальцев , или пептидные карты , нормального и аномального гемоглобинов. Детальное изучение этих пептидных карт показывает, что все пептидные пятна, за исключением одного, идентичны. Таким способом генетически измененный структурный элемент выявляется очень легко, и для установления природы структурного изменения нет надобности устанавливать полную аминокислотную последовательность всей молекулы. Действительно, в ряде случаев весьма определенные указания относительно природы имеющегося замещения можно получить просто исходя из результатов анализа аминокислотного состава соответствующих пептидов, выделенных из двух белков. Но, конечно, однозначные доказательства замены одной аминокислоты на другую получают только после установления аминокислотной последовательности анализируемых пептидов. [c.96]

Так как белки под влиянием протеолитических ферментов разлагаются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, то естественно возникает вопрос, нельзя ли заменить белок искусственно приготовленной смесью аминокислот Такая замена вполне возможна. Если сбалансировать смесь, введя в нее аминокислоты в оптимальном соотношении, то можно получить продукт, пригодный для питания и заменяющий естественные белки. Разумеется, к такой пище необходимо добавить витамины, жиры, углеводы, но это касается в равной мере и белковой пищи из естественных продуктов. Питательная ценность растительных белков может быть повышена, если добавить к ней чистые аминокислоты из числа тех, которых мало в природном растительном белке. [c.66]

В самом деле, точечные мутации приводят к заменам отдельных аминокислот в белках, в частности, ферментах. Слово точечная означает, что в результате мутации может быть заменен только один аминокислотный остаток в одном из белков целого организма. Мутации чрезвычайно редки, и одновременное изменение даже двух аминокислотных остатков в одном белке совершенно невероятно. Но к чему может привести одиночная замена Она либо окажется нейтральной, то есть не повлияет на функцию фермента, либо ухудшит его работу. [c.76]

Нерастворимые закрепленные ферменты могут найти применение в создании новых, уникальных технологических процессов, пригодных к использованию в пищевой промышленности (получение глюкозы и фруктозы из полисахаридов, стабилизация пива и молока, осветление вина и соков, стерилизация жидкостей) в области тонкого органического синтеза (разделение рацемических смесей, получение аминокислот, трансформация стероидных соединений, синтез лекарственных веществ) в тяжелом (основном) органическом синтезе (замена углеводородного сырья углеводным, получение спиртов, кислот, кетонов) и мик- [c.176]

Аминоацилаза строго специфична к структуре только ацильной части субстрата, поэтому одна и та же установка с иммобилизованным ферментом используется для получения различных аминокислот, в том числе L-валина, L-метионина, L-фенилала-нина и L-триптофана. Время полуинактивации иммобилизованного энзима составляет 65 суток на японских предприятиях он используется без замены более 8 лет и обеспечивает снижение стоимости производства аминокислот на 40 % по сравнению с технологией, где применяются свободные молекулы фермента. [c.96]

Поскольку на пролин карбоксипептидаза не действует, после отщепления остатков треонина и аланина от нативного белка ВТМ действие фермента прекращается. В нитритных же мутантах действие карбоксипептидазы продолжается и после отщепления второго остатка, так как за ним следует лейцин. Таким путем было установлено, что под действием азотистой кислоты появляются мутанты, у которых произведена замена трех аминокислот из 158, в том числе замена пролина (третьего остатка от С-конца). Эта замена, вероятно, происходит в результате превращения цитозина в урацил на каком-то из участков цепи РНК, содержащей 6000 оснований. Анализ показал, что изменение даже одного основания может привести к мутации. [c.365]

Существует несколько возможных способов возникновения генов, нейтральных с точки зрения отбора. Генетический код обладает избыточностью (см. гл. 4), поскольку для кодирования всего лишь 26 аминокислот имеется 64 различных триплета. Вследствие этого некоторые генные мутации не влияют на белок, кодируемый данным геном, так как мутировавший триплет все еще кодирует ту же самую аминокислоту. Кроме того, считается, что некоторые мутации (например, сопровождающиеся заменой триплета ГУУ, кодирующего валин, триплетом ГЦУ, кодирующим аланин) приводят к синтезу аминокислот с очень сходными свойствами, не влияющими на свойства молекулы белка, а поэтому могут быть нейтральными в селективном отношении. Есть и такие мутации, которые детерминируют замены аминокислот, оказывающие более сильное влияние на синтезируемый фермент, однако, по мнению некоторых генетиков, и эти мутации также могут быть селективно нейтральны. [c.255]

Такие же замены аминокислот часто делают ферменты более чувствительными к тепловой денатурации. При этом доля термолабильной фракции белков возрастает. С другой стороны, термолабильная фракция ферментов обладает сниженной субстратной специфичностью и реагирует с аналогами субстратов с большей эффективностью, чем нормальные ферменты катализа. [c.82]

Модификация ферментов может приводить к существенным изменениям их эффективности и специфичности. Это часто позволяет составить представление о роли тех или иных участков молекулы фермента в проявлении им каталитических свойств. Можно различать три типа модификаций 1) протеолитическая модификация, т.е. отщепление (или присоединение) определенного фрагмента полипептидной цепи 2) химическая модификация - введение в белок чужеродных фрагментов и группировок и 3) направленный мутагенез - замена одних остатков аминокислот на другие. Последний тип модификаций стал возможен в последнее время в связи с развитием техники рекомбинантных молекул и, несомненно, имеет большое будущее в отношении исследований связи структуры и активности ферментов. [c.195]

Вторая особенность ферментов заключается в том, что часто они резко изменяют свою активность в зависимости от кислотности или основности раствора. Это свидетельствует о том, что в каталитическом процессе важную роль играют кислотно-основные реакции. Третья особенность ферментов заключается в их высокой специфичности, т.е. в способности катализировать определенную реакцию, не оказывая воздействия на другие реакции, или даже катализировать конкретную реакцию только относительно одного соединения. Степень специфичности ферментов может изменяться в широких пределах. Например, ферменты, называемые карбоксипептида-зами, обладают довольно обшим действием. Они катализируют гидролиз полипептидов с образованием аминокислот [c.451]

Какие химические процессы лежат в основе супрессии (подавления) одной мутации другой мутацией, локализованной в иной точке хромосомы Однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Редко мутация супрессируется другой мутацией, локализованной в пределах того же самого гена. Такой эффект может быть назван внутригенной комплементацией. Предположим, что мутация приводит к такой аминокислотной замене, которая нарушает стабильность структуры или функцию белка. Возможно, что мутация в другом сайте, захватывая остаток, взаимодействующий с замещенной аминокислотой, меняет характер взаимодействия двух остатков, что приводит к восстановлению функциональной активности белка. Так, например, если боковая цепь первой аминокислоты мала, а в результате мутации она замещается на более длинную боковую цепь, то вторая мутация, приводящая к уменьшению размера другой боковой цепи, может позволить образующемуся белку свертываться и функционировать подобно нормальному белку. Такой случай был обнаружен среди мутантов триптофансинтетазы [144]. Мутанты этого белка, у которых Gly-211 был заменен на Glu нли Туг-175— на ys, синтезировали неактивные ферменты, тогда как двойной мутант, т. е. мутант, в котором имели место обе эти замены, синтезировал активную триптофансинтетазу. Считают, что в большинстве случаев внутригенной супрессии происходят изменения во взаимодействии субъединиц олигомерных белков. [c.255]

Состояние белкового обмена целостного организма зависит не только от количества принимаемого с пищей белка, но и от качественного состава его. В опытах на животных было показано, что получение одинакового количества разных пищевьгх белков сопровождается в ряде случаев развитием отрицательного азотистого баланса. Так, скармливание равного количества казеина и желатина крысам приводило к положительному азотистому балансу в первом случае и к отрицательному—во втором . Имел значение различный аминокислотный состав белков, что послужило основанием для предположения о существовании в природе якобы неполноценных белков. Оказалось, что из 20 аминокислот в желатине почти отсутствуют (или содержатся в малых количествах) валин, тирозин, метионин и цистеин кроме того, желатин характеризуется другим, отличным от казеина процентным содержанием отдельных аминокислот. Этим можно объяснить тот факт, что замена в питании крыс казеина на желатин приводит к развитию отрицательного азотистого баланса. Приведенные данные свидетельствуют о том, что различные белки обладают неодинаковой пищевой ценностью. Поэтому для удовлетворения пластических потребностей организма требуются достаточные количества разных белков пищи. По-видимому, справедливо положение, что, чем ближе аминокислотный состав принимаемого пищевого белка к аминокислотному составу белков тела, тем выше его биологическая ценность. Следует, однако, отметить, что степень усвоения пищевого белка зависит также от эффективности его распада под влиянием ферментов желудочно-кишечного тракта. Ряд белковых веществ (например, белки шерсти, волос, перьев и др.), несмотря на их близкий аминокислотный состав к белкам тела человека, почти не используются в качестве пищевого белка, поскольку они не гидролизуются протеиназами кишечника человека и большинства животных. [c.413]

Результаты этого эксперимента показали, что термостабильность фермента повыщается при образовании новых дисульфидных связей, при этом наиболее термостабильным является белок с максимальным числом таких связей. Однако некоторые варианты (С, Е и F), будучи более термостабильными, чем нативный фермент или фермент псевдодикого типа , не обладают ферментативной активностью. Возможно, это обусловливается искажением конформации белковой молекулы при образовании дисуль-фидной связи между остатками 21 и 142. Хотя создание новых белков с помощью методов генной инженерии часто представляет собой эмпирический процесс (т. е. далеко не всегда бывает ясно, замены каких именно аминокислот позволяют получить наилучший вариант), описанный эксперимент показывает, что получение термостабильных белков с дополнительными дисульфидными связями вполне реально. [c.169]

Есть еще одна возможность — повысить субстратную специфичность фермента. В одной из серий экспериментов с помощью сайт-специфического мутагенеза заменяли нуклеотиды, кодирующие одну или две аминокислоты ксилозо/глюкозоизомеразы термофильной бактерии lostridium thermosulfurogenes. Выбор сайтов для модификации основывался на данных об участии соответствующих аминокислот в связывании субстрата. Замена триптофана в положении 139 на фенилаланин или валина в положении 186 на треонин привела к повышению каталитической эффективности k JKy фермента в отношении глюкозы в 1,7 и 2,6 раза соответственно (табл. 13.6) и к ее уменьшению для ксилозы в 2 и 7 раз. При одновременной замене двух аминокислот каталитическая эффективность в отношении глюкозы повысилась в 5,7 раза, а в от- [c.291]

Другой весьма примечательный пример изучения ответственных пептидов можно найти в истории исследования эстераз. Янсен и др. [39] обнаружили, что в эквимолярных концентрациях дии-зопропилфторфосфат (ДИПФФ) способен необратимо подавлять активность некоторых протеаз и эстераз. Из гидролизатов этих ферментов удалось выделить и расшифровать структуру тех пептидов, с которыми связывается радиоактивный ингибитор. Результаты этой расшифровки представлены в табл. 7. У всех сравниваемых ферментов аминокислотные остатки, расположенные вблизи заблокированной ДИПФФ боковой цепи, содержащей серии, оказались идентичными или сходными. Это сопоставление также подтвердило справедливость принципа сходная структура— сходная функция . В химии белков этот принцип следует принимать с известной оговоркой аналогичной структуре не всегда соответствует тождественная функция, а чаще всего похожая или генетически близкая. Сходные структуры могут быть генетически близкими и возникать, например, от общего предшественника путем замены аминокислот в результате изменения одного основания в их кодоне. [c.41]

Название катехоламин происходит от пирокатехина (орто-заме-щенного дигидроксибензола), остаток которого является обшим для всех трех соединений. Исходным веществом при их биосинтезе (рис. 8.16) служит аминокислота тирозин, получаемая либо гидроксилированием фенилаланина, либо непосредственно из пищи. Первой и скоростьопределяющей стадией, главной для регуляции их биохимического синтеза, является гидроксилиро-вание тирозина до дигидроксифенилаланина (DOPA) ферментом тирозингидроксилазой (КФ 1.14.16.2). Далее DOPA декарбокси-лируется с помощью декарбоксилазы (КФ 4.1.1.26), а образующийся допамин превращается в норадреналин допамин-р-гпдро- [c.216]

Ферменты, катализирующие такие реакции, называют трансамина-зами . В название этих ферментов входят обе аминокислоты — [c.400]

Известно много генетических болезней человека, при которых тот или иной фермент либо совсем неактивен, либо имеет какой-то дефект, затрагивающий его каталитическую или регуляторную функцию. При таких заболеваниях в полипептидных цепях дефектного фермента содержится одна или большее число неправильных аминокислот, появившихся в результате мутации участков ДНК, кодирующей этот фермент. Каталитическая активность фермента зависит не только от наличия определенных аминокислотных остатков в каталитическом и регуляторном центрах, но и от общей трехмерной структуры фермента. Поэтому замена одного аминокислотного остатка в каком-либо важном месте цепи может привести к изменению или даже к полной утрате каталитической активно сти фермента, подобно тому как замена всего лишь одного аминокислотного остатка в молекуле гемоглобина вьпы-вает появление серповидноклеточного гемоглобина с нарушенной функцией (разд. 8.18). Если генетически измененный фермент входит в состав ферментной системы, катализирующей ка-кой-нибудь центральный метаболический путь, то последствия такого изменения могут быть очень тяжелыми, вплоть до летальных нарушений метаболизма. [c.266]

Молчащие мутации. Если под мутацией в традиционном смысле понимают внезапное изменение признака, т. е. изменение генотипа, проявляющееся в фенотипе, то на молекулярном уровне любое стабильное наследуемое изменение ДНК рассматривают как мутацию. Однако ввиду вырожденности генетического кода понятно, что не всякая мутация такого рода будет проявляться в фенотипе. Во многих триплетах изме- нение третьего основания остается без последствий ( молчапще мутации). Даже замена первого или второго основания триплета не всегда приводит к серьезным последствиям. Хотя структуры высшего порядка (третичная и четвертичная) определяются первичной структурой белка (т.е. последовательностью аминокислот), разные аминокислоты играют в этой структуре не одинаково важную роль. Например, мутация АиС->ОиС ведет к замене изолейцина валином, т.е. к замене одной липофильной группы на другую. Однако мутация Сии- ССи приведет к замене лейцина пролином, и последствием такой замены будет отклонение от нормальной пространственной конфигурадии полипептидной цепи, что может сильно изменить структуру высшего порядка. Из этого понятно, что различные мутации в одном и том же структурном гене определенного фермента могут по-разному сказываться на его активности возможны любые изменения-от едва заметного снижения каталитического действия до полной инактивации. [c.442]

Лиазы являются ферментами, катализирующими расщепление негидролизуемых химических соединений. Наиболее важными из них являются ферменты, которые катализируют разрыв связи между двумя атомами углерода. Если этот разрыв происходит у карбоксильной группы, освобождается СО2 и фермент называется декарбоксилазой. Существует значительное число декарбоксилаз животного и бактериального происхождения, которые декарбоксилируют простые или замещенные карбоновые кислоты, в том числе аминокислоты. Реакции декарбоксилирования имеют необратимый характер. Клиа-зам относятся также такие ферменты, как альдолазы, гидро-лиазы, гидратазы, десульфогидразы. [c.211]

Однако величина ферментативного гидролиза зависит от структуры аминного компонента в молекуле субстрата. При замене аминогруппы в амидах мононуклеотидов на остаток фенилаланина, лейцина или серина происходит снижение гидролиза в среднем в три раза. Дальнейшее усложнение аминного компонента при переходе к дипептидному производному УМФ — уридилил-(5 -> N)-фенилаланилглицину — сопровождается уменьшением степени гидролиза в 20 раз по сравнению с УMФ-5 -NH2. Замена глицина в уридилилфенилаланилглицине на аминокислоты, содержащие разветвленный радикал, например на валик, приводит к тому, что фермент в таких соединениях не расщепляет фосфоамидную связь. Ди- и трипептидные производные ГМФ-5 не гидролизуются ферментом. [c.377]

Аминопептидазный метод. N-Концевые аминокислоты можно определить, используя ферментативный гидролиз аминопептида-зами, т. е. ферментами, расш епляющими пептидную связь, в образовании которой принимает участие карбоксил N-концевой аминокислоты Метод получил широкое распространение лишь с 1955 г., когда впервые удалось выделить в чистом виде фермент лейцинаминопептидазу из почек свиньи Несмотря на то что специфичность фермента изучена недостаточно, его с успехом применяли, например, для определения структуры папаина и инсулина [c.75]

Другое важное наблюдение было сделано при структурном анализе-А-белка триптофан-синтазы у обратных мутантов Тгр+, полученных из Тгр -мутанта trpA23. У части таких обратных мутантов Тгр в 210-м. положении вместо вредного аргинина мутанта irpA23 был обнаружен нормальный глицин. Это хорошо согласуется с рассмотренной в гл. XIII возможностью того, что в результате обратной мутации восстанавливается исходная последовательность нуклеотидов в мутантном гене, а следовательно, и нормальная аминокислотная последовательность в соответствующем белке. Однако у некоторых других обратных мутантов в А-белке в 210-м положении оказался не нормальный глицин, а серин. Это наблюдение является прямым доказательством существования невидимых, мутаций , в случае которых, как это было предположено в гл. VI, мутационная замена одного аминокислотного остатка на другой остается незамеченной. Действительно, как видно из приведенного примера, некоторые замены аминокислот в первичной структуре полипептида (такие,, как замена глицина на аргинин в 210-м положении) приводят к полной потере каталитической функции А-белка триптофан-синтазы, тогда как другие замены в том же положении (такие, как замена глицина на серин) не мешают каталитической функции возникшего мутантного фермента [c.366]

С этой целью мы провели анализ частоты замен аминокислот в зависимости от их основных особенностей (полярности, характера заряда, числа кодонов, массового числа и др.). Эти данные относятся к уже указанным выше материалам но ЛДГ цыплят и свиией. Частота замен для разных аминокислот была неодинаковой (от О до 54—67%) и не зависела от абсолютного количества данной аминокислоты в молекуле фермента. Не зависела она и от полярности илп от характера заряда, от массы молекулы или числа кодонов. Частота замен не зависела и от того, какилш группами обусловлены полярность и заряд аминокислоты. Например, цистеин, имеющий ЗН-группу, заменялся у цыплят в 28% случаев, а у свиней совсем не заменялся. Указанные замены не зависели от места расположений аминокислотного остатка во вторичной структуре молеку- [c.105]

Известен ряд примеров различной активности природных мутантных форм некоторых а адгидролаз [1195,2101-21033. В случае точечных мутаций появляется возможность сравнивать свойства ферментов, в которых произошла замена одной аминокислоты на д )угую. Однако эти возможности были весьма ограниченны, пока не была разработана технш а направленного мутагенеза (см. обзоры [2104, 21053). С тех пор работы по направленному мутагенезу ферментов стали нарастать лавинообразно (см. [2106-21101). Это направление получило название белковой инженерии ферментов и успешно используется для выявления связи их структуры и функции. [c.198]

Даже замена одной аминокислоты на другую в результате так называемых миссенс-мутаций, сильно нарушает стабильность белков. Применение иммунологических методов показало, что около половины таких мутаций, полученных в гистидиновом опероне. S. typhimurium, приводят к деградации мутантных ферментов. Оказалось также, что у многих температурно-чувствительных мутантов утрата функции при повышении температуры связана с протеолизом измененных белков. [c.52]

Такой метод оценки гетерозиготности особей в популяции обладает несравненно большей разрешающей способностью, нежели изучение разнообразия по морфологическим признакам. Однако и он не оценивает все возможные варианты аллелей, присутствующие в популяции. При этом недооцениваются замены аминокислот, которые не меняют заряд молекулы, а такие варианты вполне реальны. Их существование выявили исследования с использованием систем ген—фермент (см. гл. 15). Возможно также существование мутантных аллелей, различающихся по третьим положениям отдельных кодонов, а как известно, очень часто замены нуклеотидов в третьем положении кодона оказываются синонимическими, т. е. не изменяют значения кодона, не приводят к замещениям аминокислотных остатков (см. гл. 15, рис. 15.16). Особенно сложно выявить в гетерозиготе так называемые нулевые аллели, несущие нонсенс-кодоны и вследствие этого не представленные активными ферментными молекулами в изозимном спектре. Существуют и другие причины отсутствия ферментативной активности. [c.462]

Смотреть страницы где упоминается термин Аминокислоты, замены в ферментах: [c.253] [c.589] [c.154] [c.175] [c.400] [c.207] [c.381] [c.111] [c.316] [c.219] [c.414] [c.556] [c.92] [c.219] [c.177] [c.125] [c.82] [c.26] [c.106] [c.198] [c.259] [c.30] [c.46] [c.308]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология