Ковалентные сшивки с белками

Рассмотрим эти принципы более подробно. При наличии на поверхности носителя функциональных групп, способных вступать в химические реакции с функциональными группами фермента с образованием ковалентных связей получение иммобилизованного фермента сводится к исключительно простой процедуре, аналогичной используемой для физической адсорбции фермента на носителе. Методических различий здесь действительно нет в раствор фермента вводится носитель и фермент на нем адсорбируется, однако адсорбция при химической иммобилизации необратимая — фермент пришивается к носителю одной или несколькими ковалентными связями (рис. П,о). Тесный контакт белка с носителем может оказаться нежелательным, например, из-за неблагоприятного изменения микросреды фермента, стерических и диффузионных ограничений. Выходом из такой ситуации становится отдаление молекулы иммобилизованного фермента от поверхности носителя на некоторое расстояние. Для этой цели применяются сшивающие реагенты различной длины. Они могут быть как простыми бифункциональными (т. е. с двумя одинаковыми или различными по химической природе реакционноспособными группировками), так и весьма сложными полифункциональными реагентами, в том числе построенными из отличающихся по химической природе звеньев с различными по прочности связями между ними. Тем не менее зде сь используется один общий принцип ковалентной иммобилизации — сшивка фермента с носителем посредством сшивающего агента (рис. 11,6). [c.78]

Пероксидное окисление липидов приводит к деструктивным изменениям в клетках, что связано с накоплением продуктов, способных инактивировать ферменты мембран, нарушать взаимодействия между белками и липидами в мембранах, образовывать межмолекулярные ковалентные сшивки между молекулами липидов или липидов и белков, изменять вязкость липидной фракции, что препятствует образованию фермент-субстратных комплексов и т. д. Для снижения уровня активности пероксидного окисления липидов существуют антиоксиданты, к которым можно отнести витамины Е, С, Р-каротин, кофермент Q и гемсодержащие ферменты супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, глутати-онредуктаза. Но при активизации процессов пероксидного окисления липидов (как следствие простудных и легочных заболеваний, атеросклероза, инфаркта миокарда, инсульта мозга, диабета, язвы желудка, туберкулеза, остеохондроза, злокачественных опухолей и др.) возможно подавление активности антиоксидантных веществ, и тогда в клетках происходят вышеописанные процессы, которые с клеточных мембран переходят на цитоплазматические структуры. В результате происходят денатурация белков, снижение активности ферментов, повреждается геном. Такое явление носит название окислительный стресс, который завершается гибелью клетки путем некроза (разрушения клеточных структур) или апоптоза (запрограммированной гибели). [c.433]

Ковалентная сшивка молекул фермента друг с другом или с инертными белками при помощи би- или полифункционального реагента. [c.11]

Для приготовления постоянного препарата, который можно окрасить и наблюдать в микроскоп, необходимо сначала обработать клетки фиксирующим агентом с тем, чтобы иммобилизировать, убить и сохранить их. Используя химические термины можно сказать, что фиксация повышает доступность клеток красителям макромолекулы клеток скрепляются поперечными сшивками, что стабилизирует и закрепляет их в определенном положении. Некоторые ранние методы фиксации включали обработку кислотами или органическими растворителями, например, спиртом. В современных методах, как правило, используется обработка альдегидами, например, формальдегидом или глутаральдегидом, которые формируют ковалентные связи со свободными аминогруппами белков и, таким образом, сшивают соседние молекулы. [c.175]

Бифункциональные реагенты. К бифункциональным реагентам относят химические соединения, содержащие две (обычно одинаковые) пространственно разделенные реакционноспособные группировки. Бифункциональные реагенты широко используются для ковалентной сшивки пространственно сближенных участков как одной белковой молекулы, так и двух разных белков, функцио-пирующих в едином комплексе. С помощью таких реагентов изучают третичную и четвертичную структуры белков и выясняют области контактов различных белковых молекул между собой или с другими биополимерами. К бифункциональным реагентам относятся, например, глутаровый альдегид, взаимодействующий с аминогруппами, и N-замещенные производные малеимидд, реагирующие с сульфгид-рильными группами белков. [c.168]

Итак, организация белковой молекулы происходит в результате различного рода молекулярных взаимодействий, которые и определяют уровни ее структуры. Первичная структура макромолекулы белка целиком определяется ковалентными связями вдоль полипептидной цепи, вторичная — водородными связями между пептидными группами, расположенными в соседних витках спирали или соседних участках разных цепей, и, наконец, третичная структура — химическими сшивками отдельных участков одной цепи или нескольких цепей (дисульфидные мостики, фосфоэфирная связь) и силами взаимодействия неполярных боковых радикалов некоторых аминокислот. [c.95]

Используя для образования ковалентных сшивок соединения с различной длиной молекулы, можно определить близость расположения двух данных белков. Суть метода состоит в следующем нативные субчастицы обрабатывают реагентами, образующими ковалентные сшивки, с последующим анализом белков, вошедших в состав конгломератов. (Однако возможности этого метода ограничены анализом белков.) Ковалентные сшивки белков с рРНК позволяют определить места их связывания с нуклеиновой кислотой. Другие методы, с помощью которых были получены сравнимые результаты о местоположении белков,-это использование нейтронного рассеивания субчастиц, в которых определенные белки дейтерированы, и измерение энергии переноса между флуоресцентно меченными парами рибосомных белков. [c.107]

Что касается фотоионизации триптофановых остатков в белке при физиологических условиях, то она осуществляется, вероятно, только по одноквантовому механизму с участием синглетных возбужденных состояний молекул. В пользу этого свидетельствуют, в частности, экспоненциальные зависимости от дозы УФ-света как фотолиза триптофановых остатков, так и фотоинактивации белков. Предполагают, что возникающий в белках под действием УФ-света катион-радикал триптофана диссоциирует на протон и нейтральный радикал, который, взаимодействуя с соседними группами полипептидной цепи, образует межмолекулярную ковалентную сшивку — стабильный фотопродукт [c.450]

В дальнейшем, как полагает Ю. А. Владимиров и др., образующийся в белках катион-радикал диссоциирует на протон и нейтральный радикал. Последний, взаимодействуя с соседними группами полипептидной цепи, образует межмолекулярную ковалентную сшивку — стабильный фотопродукт [c.262]

Как правило, иммобилизация белков на поверхности кремнезема проводится методами, широко используемыми для закрепления аминосодержащих лигандов в аффинной хроматографии (см. разд. 7.4), однако для повышения стабильности хиральных фаз данного типа используют поперечную сшивку молекул белков. В работе [299] хиральная фаза была получена простой поперечной сшивкой глутаровым альдегидом молекул БСА, адсорбированных на поверхности силикагеля, при этом особо отмечено, что отсутствие прочной ковалентной связи БСА с поверхностью носителя существенно не изменяет стабильности фазы. [c.447]

В мембранных белках фотосенсибилизированные изменения проявляется в первую очередь в образовании ковалентных сшивок между различными полипептидны-ми цепями, о чем свидетельствует появление на гель-электрофореграммах высокомолекулярных агрегатов белков. Ряд данных показывает, что эти сшивки не зависят от фотосенсибилизированного окисления липидов в мембранах. Так, фотосенсибилизированное сшивание перефирического белка спектрина происходит примерно с одинаковой скоростью при облучении его раствора и мембран. При помещении облученных образцов в темноту процесс сшивания мембранных белков прекращается, несмотря на продолжающееся аутоокисление липидов. Выход фотосенсибилизированных сшивок белков не зависит от добавок антиоксидантов, ингибирующих фотоокисление липидов. Заметное сшивание мембранных полипептидов наблюдается уже при дозах облучения, при которых образование ТБК-активных продуктов обнаружить еще не удается. [c.455]

Базальную мембрану синтезируют сами лежащие на ней клетки (рис. 12-67 и 12-68). Хотя состав ее в деталях варьирует от ткани к ткани и даже от участка к участку в пределах одной мембраны, одним из главных компонентов всегда бывает коллаген типа IV. Про-а-цепи этого типа необычны в том отношении, что у них очень длинные концевые пептиды, которые, вероятно, не отщепляются и после выхода молекул из клетки. Поэтому такие молекулы проколлагена не образуют типичных коллагеновых фибрилл, хотя и соединяются ковалентными сшивками. Наряду с протеогликанами и фибронектином важным компонентом всех до сих пор изученных базальных мембран оказался гликопротеин ламинин, состоящий по меньшей мере из двух субъединиц (мол. масса 220 000 и 440 000 дальтон), соединенных дисульфидными связями (рис. 12-69). Несомненно, базальные мембраны содержат и много других, еще не идентифицированных, белков. Молекулярная организация базальных мембран детально не изучена, но некоторые данные указывают на то, что ламинин и протеогликаны сосредоточены у внутренней и наружной поверхностей мембраны, а молекулы коллагена находятся в ее феднем слое. [c.239]

Следующий круг сорбентов представляет собой силикагели, модифицированные различными глобулярными белками. Идея защиты сорбента белком состоит в предварительном заполнении наиболее активных сорбционных центров и участков на поверхности сорбента белковыми макромолекулами с их ковалентным закреплением и / или с последующей поперечной внутри- и межмолекулярной сшивкой . При этом в зависимости от природы белка и от физико-химических свойств сорбента (диаметр пор, природа исходного модифицирующего покрытия и т. д.) иммобилизация происходит преимущественно или исключительно на внешней поверхности. Образующееся в результате внешнее плотное биополимерное покрытие препятствует сорбции белков вводимой пробы на наружной поверхности сорбента и мешает их проникновению в поры. Белки из таких колонок выходят по эксклюзионному механизму раньше мертвого времени, определенного для небольших молекул. Таким образом получается сорбент, намеренно засоренный белком. В результате. [c.543]

Различия в природе боковых групп аминокислот обусловливает замечательное разнообразие возможных типов пространственной структуры белков. Рассмотрим в качестве примера крайних случаев два типа белков, секретируемых клетками соединительной ткани, - коллаген и эластин, которые относятся к белкам внеклеточного матрикса. В коллагене три отдельные полипептидные цепи, богатые пролином и содержащие в каждом третьем положении глицин, закручены одна вокру другой и образуют тройную спираль (см. разд. 14.2.6). Эти молекулы коллагена в свою очередь упаковываются в волокна, в которых соседние молекулы скреплены ковалентными сшивками между соседними лизиновыми остатками В результате формируются волокна, способные выдерживать исключительно большую нагрузку (рис. 3-28). [c.142]

Ясно, что все 4 уровня организации, или структуры, белковой молекулы важны для функциональной активности белков. Все 4 уровня структуры взаимно влияют друг на друга, но все же они различны и определяются в главных чертах различными типами молекулярных взаимодействий первичная структура — целиком ковалентной связью вдоль полипептидной цепи вторичная структура — целиком водородными связями между пептидными группами, находящимися в соседних витках спирально закрученной цепочки третичная структура — ваидерваальсовым взаимодействием боковых радикалов аминокислотных звеньев цепи, а также химическими мостиками , например дисульфид-ными сшивками. Наконец, четвертичная структура — результат локальных сил между функциональными группами, расположенными на поверхности белковых глобул, результат, например, кулоновского взаимодействия разноименно заряженных групп. [c.36]

Сделано несколько попыток решить, в какой мере увеличение молекулярного веса вызвано ковалентными сшивками, а в какой — агрегацией частей белка посредством водородных связей. Однако успешное диспергирование белкового геля тиогликолевой кислотой является наиболее показательным опытом (см. стр. 255). В случае агрегатов, образованных из серумальбумина, введение мочевины приводит к частичному диспергированию. Это указывает на то, что по крайней мере часть увеличения молекулярного веса вызвана связыванием молекул водородными связями [А18]. В опытах с ультрацентрифугированием фибриногена найдены некоторые компоненты низкого молекулярного веса это доказывает, что происходит некоторая деструкция, и определенно указывает на то, что водородные связи обусловливают по крайней мере часть наблюдаемого возрастания молекулярного веса. [c.258]

Другой прием ретикуляции основан на использовании ферментов, предварительно ковалентно модифицироваиных реагентом, содержащим двойную связь, например акрилоилхлоридом. В этом случае при сополимеризации белкового макромономера с низкомолекулярными мономерами (например, с акриламидом) образуются сетчатые полимерные гели, сшитые белком или дополнительным сшивающим мономером (например, N. Ы-мети-лен-бис-акриламидом). В рассматриваемой системе исходное состояние — жидкий раствор, а конечное (после полимеризации) — твердое тeJ o (гель), причем, естественно, оно приобретает форму того сосуда (реактора), в котором проводится полимеризация. Целенакравлеиное использование этого явления положено в основу целого ряда оригинальных способов иммобилизации. Сшивкой белка в объеме растворителя (сополимеризацией) получают трехмерный гель (рис. 12, а) в виде крупного однородного блока, который можно механически измельчать и использовать в виде более или менее мелких частиц в суспензиях. Трехмерный гель можно готовить и непосредственно в виде мелких частиц сферической формы путем эмульсионной полимеризации. Эмульсии получают диспергированием водного раствора, содержащего мономеры, в несмешивающемся с водой органическом растворителе. Предельный вариант таких систем — микроэмульсии, или гидратированные обращенные мицеллы поверхностно-активных веществ (ПАВ) в органических растворителях. В мицеллярных системах размеры капелек , содержащих модифицированный фермент и мономеры, можно варьировать и даже получать их близкими к собственным размерам молекул ферментов. Это новое качество иммобилизации — молекулярный уровень. Иными словами, при использовании систем обращенных мицелл ПАВ в органических растворителях, можно обшивать отдельные молекулы фермента полимерной оболочкой заданной толщины, т. е. в полном смысле одеть фермент в рубашку, сшитую по мерке (рис. 12,6). [c.80]

У структурных белков находят следующие типы конформаций полипептидных цепей а-спираль, -структуру складчатого листа и суперспирапь. Важнейшие представители этих белков — кератины, белки шелка и коллагены. В ряде других структурных белков особые физические свойства достигаются благодаря трехмерным сшивкам полипептидных цепей ковалентными мостиками. Резилин, белковый компонент хитиновых пластинок, содержащийся, в частности, в местах причленения крыльев насекомых. [c.420]

Дисульфидные связи часто встречаются в природных продуктах. Во внеклеточных белках [81] ковалентные дисульфидные связи обеспечивают образование поперечных сшивок, значительно более прочных, чем гидрофобные взаимодействия и водородные связи, которые, как полагают, обеспечивают первоначальное скручивание молекулы белка. Дисульфидная поперечная сшивка делает относительно постоянным то расположение пептидных цепей, которое первоначально образовалось за счет более слабых связывающих сил. Дисульфидные связи не являются основным типом связей во внутриклеточных структурах. Биохимическая важность дисульфидной связи определяется уникальностью природы системы тиол — дисульфид, в которой связь 8—5 может образовываться и разрываться в условиях, приемлемых для биологических процессов, посредством дисульфидного обмена с участием глутатиона (61). Цистин (62) является составной частью аэробных систем. Он образуется посредством легкого окисления цистеина НЗСН2СН(НН2)С02Н и при переваривании дисульфидов, входящих в состав белка. Липоевая кислота (63) участвует в окислительном декарбоксилировании а-оксокислот и является общим звеном в двух основных биохимических процессах, в которых участвует тиол — дисульфидная система перенос электрона и генерирование тиоэфирных связей, обладающих большой энергией [81,82]. [c.446]

Эффект изменения структурно-функционального поведения мембранного фермента, обусловленный стериче-ским возмущением его конформации в результате фотомодификации структуры мембраны за его пределами, получил название феномена фотохимической аллотопии. Проявление феномена фотохимической аллотопии, как показали специальные опыты, обусловлено главным образом фотохимическими повреждениями белков, которые под влиянием УФ-света сшиваются с соседними компонентами межмолекулярными ковалентными сшивками. [c.269]

Основные вопросы, связанные с иммобилизацией белков. При рассмотрении вопросов, связанных с иммобилизацией белков, в первую очередь необходимо отметить, что при иммобилизации белок частично денатурируется, то есть, по наиболее общему определению, изменяет в какой-то степени свои первоначальные (нативные) характеристики. Эти изменения происходят как под воздействием физико-химических условий синтеза (температура, состав и концентрация модифицирующего раствора), так и в результате ковалентной межмолекулярной сшивки. Поэтому условия синтеза гетероповерхностного сорбента, предназначенного для анализа биологических проб с прямым вводом, следует подбирать таким образом, чтобы, с одной стороны, не происходило значительных изменений нативной глобулярной структуры белка для создания максимально однородного внешнего покрытия частиц, а с другой — чтобы уже иммобилизованный белок был лишен детерминантных групп (активных центров) для устранения возможных биоспеци-фических взаимодействий с содержащимися в пробе белками. Хотя для иммобилизации используются преимущественно инертные белки (например, сывороточный альбумин), их инертность весьма относительна. Но, по крайней мере, такое допущение принимается по сравнению со специализированными белками. Примерно в половине работ, посвященных созданию селективных электродов и сорбентов при иммобилизации ферментов, последние иммобилизуются совместно с альбуминами или коллагеном, либо на их матрицы. [c.544]

Реакция 2, судя по спектрам поглощения, не сопровождается разрывом индольного кольца, а приводит к образованию ковалентной связи (сшивки) между имин-ным азотом индола и соседними группами белковой макромолекулы. В пользу этого свидетельствуют исчезновение полосы поглощения >ЫН-группы в инфракрасном спектре у глицил-триптофана и тушение флуоресценции (фотовыцветание). Однако этот конечный стабильный фотопродукт триптофана, который, по-видимому, приводит к фотоинактивации белков, не выделен и его химическая природа пока не ясна. [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология