Дестабилизирующие аминокислоты

Четкие результаты для большого числа белков, играющих жизненно важную биологическую роль, связанную с их нерастворимостью и механическими свойствами, были получены с помощью дифракции рентгеновских лучей, и эти результаты являются примером раннего использования техники, которая в последующее время была усовершенствована настолько, что с ее помощью были установлены полные структуры ряда кристаллических глобулярных белков. Растянутая или р-форма кератина демонстрирует пример р-слоев как с параллельным, так и с антипараллельным расположением пептидных цепей (см. рис. 23.7.4). Так, в фиброине щелка найдено только параллельное расположение этих цепей с близким к планарному расположением слоев, тогда как в кератине имеет место складчатая структура. Нерастянутая или а-форма кератина является примером а-спирали в ее наиболее компактной форме, в которой пять оборотов правой спирали включают 18 остатков аминокислот — следовательно, система может быть описана как спиральная конформация с шагом в 3,6 остатка. Из рассмотрения молекулярных моделей видно, что предпочтительна правая спиральность, поскольку по сравнению с положением в левой спирали полипептида, образованного из остатков -аминокислот, боковые радикалы в правой спирали располагаются наружу от оси спирали, так что дестабилизирующие отталкивания, затрагивающие, в частности, карбонильные группы, сводятся к минимуму (см. рис. 23.7.3). [c.428]

Принципиально а-спираль может быть образована как l-, так и о-аминокислотнымн остатками. Склонность полипептидной цепи к образованию спиральной структуры в значительной степени зависит от природы боковых цепей аминокислот. Различают стабилизирующие спираль аминокислоты (Ala, Val, Leu, Phe, Trp, Met, His, Gln) и дестабилизирующие (Gly, Glu, Asp, Ile, Thr, Lys, Arg, Tyr, Asn, Ser). В случае кислых и основных аминокислот дестабилизирующее действие определяется наличием зарядов на боковых группах. В полиглутаминовой кислоте и полилизине, например, а-спираль образуется при pH 2 и 12 соответственно, т. е. при преобладании незаряженных боковых функциональных групп. При одноименно заряженных боковых группах силы отталкивания сильнее, чем прочность Стабилизирующих водородных связей. В случае, изолейцина дестаби- [c.378]

Из гл. 5 известно, что мочевина увеличивает растворимость в водных растворах аминокислот с неполярными боковыми группами. Отсюда можно заключить, что она будет разрушать гидрофобные взаимодействия. Поэтому в той степени, в какой стэкинг оснований стабилизирован гидрофобными взаимодействиями, мочевина должна дестабилизировать стэкинг в одноцепочечных структурах и в двойных спиралях нуклеиновых кислот, чему имеются экспериментальные подтверждения. [c.321]

Данные, полученные из статистического анализа и опытов с синтетическими полимерами, показывают, что одни аминокислоты предпочитают находиться в составе спирали, тогда как другие дестабилизируют эту структуру [5]. Например, пролин не может быть встроен в спираль без значительного нарушения ее структуры. [c.20]

Те белки цитозоля, которые должны быстро разрушаться, несут сигналы, включаюш,ие ответственный за их деградацию протеолитический механизм. Один из таких сигналов чрезвычайно прост и представляет собой всего лишь первую аминокислоту в полипептидной цепи. Аминокислоты Met, Ser, Thr, Ala, Val, ys, Gly и Pro, когда они находятся на N-конце, являются стабилизирующими, а остальные 12 аминокислот вызывают иротеолитическую атаку. Эти дестабилизирующие аминокислоты практически никогда не встречаются на N-конце стабильных белков цитозоля. Однако они часто присутствуют на N-конце белков, переносимых в другие компартменты, например, в ЭР. Поскольку цитозольный протео литический механизм отсутствует в полости ЭР или аппарата Г ольджи. такие белки в своих компартментах обычно являются долгоживущими. Дестабилизирующая N-концевая аминокислота таких нецитозольных белков может служить в клетке для удаления гех копий, которые направляются ошибочно молекулы, которые нельзя быстро перенести из цитозоля, сразу разрушаются. Подобный же код, состоящий из одного аминокислотного остатка, видимо, существует у бактерий, где также вызывает быструю деградацию специфических белков [c.21]

Цитозоль, составляющий обычно около половины объема эукариотической клетки, преоставляет собой все внутриклеточное пространство за вычетом органелл. В цитозоле протекает большинство реакций промежуточного обмена и синтеза белка. Если вновь синтезированные белки не имеют сигналов для транспорта в органеллы, они остаются в цитозоле Некоторые из этих белков разрушаются вскоре после синтеза. Единственная дестабилизирующая аминокислота на их N-конце способствует присоединению множества молекул убикитина к специфическим остаткам лизина в белке-мишени. Затем убикитин- и АТР-зависимая протеаза разрушает такой белок. Дефектные копии большинства цитозольных белков разрушаются при помощи того же убикитин-зависимого механизма [c.23]

Б. Вам следует изменить свой экспериментальный протокол так, чтобы ранее синтезированный белок-убийца перешел бы в неактивную форму до того, как возобновится импорт в ядро. Для этого есть много путей. Например, можно оставить клетки при высокой температуре в среде с глюкозой (когда не идет новый синтез) в течение длительного срока, чтобы весь ранее синтезированный белок инактивировался в результате обычных процессов деградации. Можно было бы также попытаться увеличить скорость такой деградации, модифицировав N-конец белка-убийцы так, чтобы там оказалась дестабилизирующая аминокислота (см. задачу 8-6). Такая модификация могла бы превратить белок-убийцу в чрезвычайно короткоживущую молекулу, быстро исчезающую при отсутствии нового синтеза. И наоборот, можно было бы использовать чувствительный к температуре мутант, у которого E oRI активна при высокой и неактивна при низкой температуре. Такой чувствительный к холоду белок окажется активным, когда ядерный транспорт подавлен, и неактивным, когда транспорт возобновляется. [c.367]

Поскольку у цитозольньк белков N-концевая аминокислота определяет, будет ли данный белок разрушаться АТР-зависимой протеазой, важно знать, каким образом этот ключевой аминокислотный остаток присоединяется к белку. Вероятно, у белков, генетически запрофаммированных на короткое время жизни, дестабилизирующая аминокислота присоединяется к N-концу сразу после окончания синтеза белка. Как обсуждалось в гл. 5 (см. разд. 5.1.10), все белки исходно синтезируются с метионином на N-конце (или формилметионином у бактерий). Этот метионин, являющийся стабилизирующим остатком, часто удаляется при помощи специфической аминопептидазы вскоре после включения его в белок. Кроме того, аминоацил-тРНК-трансферазы могут добавлять один дестабилизирующий аминокислотный остаток на N-конце белка. Условия протекания этих реакций изучены еще слабо. [c.22]

Боковые цепи. Результаты предшествующего рассмотрения в определенной степени предопределяют и ответ на вопрос о соответствии конформационных состояний боковых цепей аминокислотных остатков в белках и свободных молекулах метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. В самом деле, трудно представить наличие полного соответствия у основных цепей и отсутствие такового у боковых цепей. Тем не менее анализ конформационных состояний последних с точки зрения ближних взаимодействий не лишен целесообразности. Для удобства рассмотрения боковые цепи аминокислот можно разделить на гидрофобные (неполярные) и гидрофильные (полярные). Конформации гидрофобных боковых цепей определяются прежде всего ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, которые могут иметь как стабилизирующий, так и дестабилизирующий характер, В первом случае они называются дисперсионными, или лондоновскими, взаимодействиями. У монопептидов из-за небольшого числа атомов в молекулах энергия дисперсионных взаимодействий невелика, и поэтому их конформационные состояния определяются в основном мощными силами отталкивания. У полярных боковых цепей значительную роль могут играть также (но не исключительно ) электростатические взаимодействия и водородные связи. Среди боковых цепей гидрофобных остатков можно выделить цепи, имеющие разветвление при атоме СР (Val, Не) и не имеющие такого разветвления. К последним относится группа аминокислотных остатков Phe, Туг, Тгр, His с ароматическими боковыми цепями. Изложенные в предшествующем разделе результаты теоретического конформационного анализа метиламида N-aцeтил- -фeнилaлaнинa (см. табл. 11,14) свидетельствуют о том, что в этой молекуле пространственные формы основной и боковой цепей взаимосвязаны каждой форме основной цепи соответствуют определенные энергетически выгодные положения заместителя, На рис, 11.26 представлена конформационная карта ср-у фенил аланинового монопептида, разделенная пунктирными линиями на области, [c.186]

Отталкивание и притяжение между координированным лигандом и окружающими аминокислотами могут влиять на величину константы равновесия, хотя довольно трудно количественно оценить этот эффект. К сожалению, в нашем распоряжении нет небелковых комплексов с пятью лигандами вокруг центрального атома Ре(П), которые позволили бы сравнить соответствующие константы равновесия (разд. 7.3). Константы равновесия связывания N комплексами Ее" гемоглобина и миоглобина, по-видимому, не превышают 10 [121]. Это значение представляется очень низким (ср. сданными, приведенными в работе [77]) и, по всей вероятности, отражает упомянутые, выше пространственные затруднения, а также невыгодность переноса заряженной частицы — аниона — в более гидрофобное окружение внутри белка из-за ослабления сольватации. Гемоглобин в 5 раз сильнее связывает СО, чем железопротопорфирин в водном растворе в присутствии 5 10" М пиридина [155], что, по-видимому, определяется стабилизацией связи Ее—С белком. Однако это отношение следут, конечно, разделить на константу равновесия (которая неизвестна) связывания шестого лиганда (вода или пиридин) пентакоординационным комплексом Ее(И). Полученное отношение будет, вероятно, отражать существенное дестабилизирующее действие белка. Однако нас в основном интересует координация кислорода. Из рентгеноструктурных данных, по-видимому, следует, что аминокислотные остатки вокруг дистального координационного положения размещены таким образом, чтобы свести к минимуму всякие силы отталкивания и перегруппировки белка, которые могли бы уменьшить константу равновесия связывания кислорода, разумеется, в предположении, что кислород связывается, образуя структуру V. С другой стороны, не получено никаких данных о значительном увеличении константы равновесия, например вследствие образования водородной связи. В ероятно, этот фрагмент белка, рассматриваемый вне связи с остальной частью белковой глобулы, не влияет или оказывает лишь не- [c.162]

В гл. 6 было отмечено, что денатурация белка мочевиной и гидрохлоридом гуанидина заключается в энергетически благоприятном взаимодействии этих соединений с амидными и пептидными группами. Энергия этого взаимодействия понижается при замещении атомов водорода в молекулах денатурирующих агентов алкильными группами. Однако мочевина и гидрохлорид гуанидина также способствуют денатурации белков по гидрофобному механизму, облегчая контакт неполярных групп с растворителем [31]. Это доказывается их солюбилизирующим действием на углеводороды и на гидрофобные боковые цепи аминокислот, а также дестабилизирующим влиянием мочевины на ионные и неионные мицеллы [32, 33]. Упомянутые два разных механизма действия обеспечивают высокую эффективность этих соединений как денатурирующих агентов на различные типы макромолекул. Их можно различить при исследовании влияния алкилирования на денатурирующую способность мочевин и гуанидинов, так как алкилирование увеличивает эффективность этих соединений при солюбилизации неполярных молекул и оснований нуклеиновых кислот [8, 34, 35]. [c.310]

Некоторые природные аминокислоты стабилизируют а-спираль [ала, гли, мет и др.), другие, наоборот, дестабилизируют (вал, сер, цис и др.). Разрушение спира-лизации происходит за счет невыгодных стерических контактов между спиральной цепью и боковыми цепями, имеющими разветвление при атоме С (вал). Другая причина связана с образованием между амидной группой основной цепи и у-гете-роатомом в боковой цепи сильной водородной связи, которая может конкурировать с внутрицепочечной водородной связью между пептидными группами. [c.202]

Боковые группы направлены в сторону от спирали, поскольку все остатки являются Ь-аминокислотами (см. также рис. 1.1). Таким образом, в эту структуру могут встраиваться любые остатки с гибкими боковыми цепями при условии, что они не столь объемны, чтобы создавать стерические препятствия. Одако, как будет показано в гл. 5, пролин по стерическим соображениям не укладывается в а-спираль. Конечно, для некоторых боковых цепей нахождение внутри а-спирали энергетически невыгодно. Так, например, поли-Ь-глутамат при высоких значениях pH будет полианионом. Электростатическое отталкивание между боковыми группами сильно дестабилизирует спираль и при низкой ионной силе способствует переходу к вытянутой структуре, поскольку это ведет к максимизации расстояний между отрицательно заряженными боковыми группами и тем самым к минимизации энергии электростатического отталкивания. [c.89]

Полипептидные цепи могут укладываться в регулярные структуры, называемые вторичными. Наиболее часто встречающимися периодическими конформациями белков являются правозакрученная а-спираль и (3-слой. В а-спирали остов имеет конфигурацию винтовой спирали с периодичностью 0,54 нм и примерно 3,6 аминокислотными остатками на виток (рис. 1.31). Стабилизация спиральной структуры осуществляется благодаря образованию водородных связей между атомом водорода МН-группы одной аминокислоты и СО-фуппой четвертой вдоль цепи аминокислоты. Боковые группы аминокислот располагаются на наружной стороне спирали (рис. 1.32). Длина участка данной полипептидной цепи, который может принимать а-спиральную конфигурацию, зависит от аминокислотного состава и аминокислотной последовательности цепи. Некоторые аминокислоты или последовательности дестабилизируют а-спираль, а если в цепи встречается пролин или гидроксипролин, то а-спираль прерывается из-за ограничения вращения вокруг пептидной связи и отсутствия атома водорода для образования водородной связи. Как правило, а-спиральные участки относительно непротяженны и состоят в среднем из 10—20 амино- [c.59]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология