Белки динамика структуры

Прежде всего, белки уникальны в отношении химического строения. Это гетерогенные нерегулярные полипептидные последовательности 20 а-аминокислот и их производных, включающих самые разнообразные по своим химическим и физическим свойствам, т.е. валентным и невалентным взаимодействиям, атомные группы. В химическом построении белковых молекул уже можно усмотреть огромные потенциальные возможности к вариации физико-химических свойств. И в то же время белки представляют собой фактически единственный класс соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Поведение белков всецело определяется исключительной, присущей только им пространственной структурной организацией. Лишаясь ее, белки теряют все свои биологические свойства. За редким исключением, лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых в физиологических (нативных) условиях полностью определяются аминокислотной последовательностью. Трехмерные структуры белков индивидуализированы, очень сложны и имеют строгий порядок, не сводящийся, однако, к периодичности. Способность природной полипептидной цепи к пространственной самоорганизации и обретению определенной молекулярной структуры - самая яркая особенность белков, отсутствующая у молекул искусственных полимеров, в том числе у полученных человеком поли-а-аминокислот. В растворе синтетический полимер находится в состоянии статистического клубка, флуктуации которого могут приводить к появлению в цепи регулярных участков лишь ближнего порядка. При этом, однако, ни при каких условиях не образуются стабильные трехмерные структуры, тем более идентичные для всех молекул данного полимера. В твердом виде синтетический полимер пребывает в аморфном состоянии, которое может включать частично кристаллическую фазу из беспорядочно ориентированных друг относительно друга зародышевых микрокристаллических областей. Искусственные полимеры отличаются качественно и по своим химическим свойствам, которые в той или иной мере воспроизводят свойства соответствующего мономера и могут быть описаны ограниченным набором реакций, специфичных для повторяющегося звена в свободном состоянии. [c.51]

Белки-мутанты можно привлекать к интерпретации структурных принципов. Все фиксированные мутации белков можно рассматривать как эксперименты природы, которые указывают нам, какие вариации мало влияют на стабильность белка и на динамику свертывания. С другой стороны, случайные и, по-видимому, нефиксирую-ш иеся мутации, как в аномальном гемоглобине, дают примеры вариаций, заметно понижающих стабильность белковой структуры. Оба типа мутаций можно использовать для совершенствования наших представлений о невалентных силах в белках. Для этой цели можно использовать процедуры минимизации энергии исходных и мутировавших полипептидных цепей на основе известных трехмерных структур [501]. Определенные таким образом разности энергий и геометрические отклонения можно сравнить с экспериментальными данными, полученными соответственно из термодинамических измерений [413, 417[ и рентгеноструктурных исследований с высоким разрешением. Аналогичные сопоставления можно провести с помощью моделирования свертывания цепи (разд. 8.6), которое позволяет получить дополнительную информацию о некоторых аспектах процесса свертывания. [c.207]

В последние годы в активе молекулярной биологии появились методы и подходы, основанные на использовании новых молекулярных датчиков — стабильных нитроксильных радикалов, связанных ковалентно с макромолекулами (спиновые метки) или введенных в качестве ничтожных примесей в исследуемую систему (спиновые зонды). Вращательная и трансляционная подвижность таких радикалов, измеренная с помощью техники электронного парамагнитного резонанса, дает информацию о структуре, кон-, формационной динамике, микрорельефе и топологии белков, ферментов, мембран и других биомолекул и биологических структурных элементов. Спиновые метки служат своеобразными сейсмическими станциями, чутко регистрирующими малейшие изменения биологических структур при их функционировании или при различных воздействиях на них. [c.3]

Анализ ряда ферментов показал, что они являются просто белками и не содержат иных соединений. С другой стороны, известно значительное число ферментов, представляющих собой системы из двух составных частей белка, иногда называемого апоферментом, или носителем, и активной, или прос.тетической, группы небелковой природы, Активная группа может быть прочно связана с белком и не терять связи с ним в процессе катализа, но может удерживаться и очень слабо и в ходе метаболических реакций переходить с одного ферментного белка на другой. В этом случае активную группу часто называют коферментом. Ко-фермент, субстрат и белок объединяются в общий комплекс в момент реакции. Мы встречаемся здесь с весьма своеобразным явлением, резко отличающимся от тех, к которым мы привыкли при изучении обычных каталитических реакций в неживой природе. Динамические свойства ферментов определяются динамикой образования и распада белковых структур высших порядков и самого белка. Если же активная группа фермента имеет небелковую природу, то, вообще говоря, скорость обмена белковой и небелковой частей могут и не совпадать. Активные группы некоторых ферментов представляют собой витамины запас витаминов в организме нуждается в постоянном пополнении, так как высшие организмы не способны сами синтезировать их. Это тот крайний случай, когда скорость образования активной группы сама по себе равна нулю и практически зависит от темпа введения витаминов с пищей. [c.54]

Строгая упорядоченность расположения белков в структуре саркомера позволила исследовать динамику молекулярной структуры мышцы с помощью метода малоугловой (ограниченной углами рассеяния порядка 2°) дифракции рентгеновских лучей. Пионерская роль в развитии этого направления исследований принадлежит Хью Хаксли. На рис. XXV.8 представлена схема установки для регистрации малоугловой дифракции. На рис. XXV.9 (см. также рис. XXV.4, в) приведена схема гексагональной упаковки толстых и тонких нитей в саркомере, в результате которой возникают две системы отражающих рентгеновские лучи плоскостей (1,0) и (1,1). Дифракционная картина мышцы состоит из дифракционных максимумов (рефлексов), возникающих в результате дифракции как на этих системах плоскостей (экваториальные рефлексы 1,0 и 1,1), так и на повторяющихся структурах ак-тиновых и миозиновых нитей (меридиональные рефлексы и так называемые слоевые линии рефлексов). При изменении функционального состояния мышцы местоположение рефлексов значительно не изменяется, происходит лишь перераспределение их интенсивностей. [c.235]

Наиболее сложной проблемой динамики свертывания является описание промежуточных состояний. Единственные сведения о структуре этих состояний пока могут быть получены только по образующимся в них дисульфидным связям, к сожалению, вполне возможно, что процесс свертывания белков, содержащих связь 8—8, качественно отличается от свертывания других белков, и таким образом, мы получаем здесь только ограниченную информацию. [c.196]

Другой основой современных представлений о молекулярной динамике белков является гипотеза Линдерщтром-Ланга о подвижном, флуктуирующем состоянии белковой макромолекулы. Одним из проявлений флуктуаций структуры белковых макромолекул является способность к обмену атомов водорода внутренних пептидных групп с протонами воды, который осуществляется в раскрытых трансформациях белковой глобулы. [c.555]

При переходе от молекулярных систем к надмолекулярным структурам живых клеток и организмов мы встречаемся со специфическими проблемами физики конденсированных сред. Биологические мембраны, сократительные системы, любые клеточные структуры имеют высоко специализированное гетерогенное строение. Во всех функциональных надмолекулярных структурах определяющую роль играют белки, взаимодействующие с другими органическими молекулами (например, с липидами в мембранах) и с различными ионами, начиная с малых ионов щелочных и щелочноземельных металлов. В гетерогенных надмолекулярных системах реализуется специальное динамическое поведение, ответственное в конечном счете за важнейшие явления жизнедеятельности. Это поведение определяется особым состоянием биологических надмолекулярных систем. Мембраны имеют жидкое или жидкокристаллическое строение, белки плавают в липидном море . Сократительные белковые системы, ответственные за превращение химической энергии (запасенной преимущественно в АТФ) в механическую работу, т. е. системы механохимические, построены из различных фибриллярных белков, взаимодействующих друг с другом. Естественно, что внутримолекулярная и молекулярная подвижность, т. е. конформацион-ные движения, играют главную роль в динамике надмолекулярных структур. В конечном счете электронно-конформационные или ионно-конформационные взаимодействия лежат в основе всей клеточной динамики. [c.611]

Желание понять структурные, функциональные и динамические факторы, характеризующие поведение воды на поверхности белка и других поверхностях, а также их взаимосвязи стимулирует интерес исследователей к этой проблеме. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса позволяет получить информацию как о структуре, так и о динамике процессов взаимодействия. В настоящей работе внимание сосредоточено на динамических аспектах взаимодействия воды с белком. Особенно подробно обсуждено явление перекрестной релаксации между протонами воды и белка и приведены новые доказательства существования этого процесса. Непонимание значения перекрестной релаксации приводит к неправильным заключениям относительно динамики воды на белковых поверхностях. [c.149]

Существует стремление в конечном счете не только описать структуру воды вблизи поверхности белка, но и объяснить эту структуру в терминах энергий взаимодействия белок — вода и вода — вода. Энергию данной конфигурации белка и молекул растворителя можно оценить прямым путем. Однако для получения адекватной модели статистического ансамбля возможных конфигураций воды и белка требуются вычисления по методу Монте-Карло [7—9] или с помощью методов молекулярной динамики [10—13]. В связи с большим машинным временем, необходимым для расчета адекватной модели любым из названных методов, авторы разработали более простой приближенный метод расчета, результаты которого проливают свет на характер [c.202]

РСА основан на дифракции рентгеновских лучей на хорошо сформированных белковых кристаллах. На основании дифракционных картин рассчитывают распределение электронной плотности в кристалле, а по картам распределения электронной плотности восстанавливают пространственную структуру молекул белка с атомным разрешением. Метод ЯМР позволяет получать ценную информацию о динамике белковых структур в растворах. Он основан на измерении времен релаксации по ширине линий резонанса. К настоящему времени методами РСА и ЯМР [c.70]

Настоящая книга является вторым изданием учебника Биофизика , который первоначально был опубликован в 1987 г. За это время в биофизической науке появилось много новых данных, которые имеют большое значение для развития фундаментальных представлений и теоретических построений современной биофизики. Это потребовало доработки учебника и включения во 2-е издание ряда новых разделов. К ним относятся новые проблемы биофизики сложных систем, особенно теории активных сред и хаотического поведения детерминированных систем представления о переносе электрона в биологических структурах, в которых прочно утвердились идеи об активной роли белка в механизмах и путях транспорта электронов. Раздел молекулярного моделирования конформационной динамики глобулярных белков существенно переработан и дополнен. [c.3]

Недавние исследования динамики молекулы лизоцима с помощью кристаллографических методов показали [55, 56], что атомные смещения в белке наиболее выражены в области активного центра фермента. Хотя эти исследования иока носят лишь постановочный характер, не исключено, что в будущем применение рентгеноструктурного анализа именно для изучения динамических свойств молекул белка (определение средних амплитуд смещения каждого атома от его усреднеппой позиции в кристалле), помимо зарекомендовавших себя исследований статических свойств белковых молекул в кристалле (оиределение усредненных координат всех атомов в молекуле на основе соответствующего распределения электронных плотностей), может дать важную и принципиально новую информацию о структуре ферментов н механизмах их действия. Далее, обещающими являются новые возможности прямого рентгеиоструктурного анализа промежуточных состояний в ферментативном катализе путем охлаждения кристаллов фер-мент-субстратного комплекса в подходящих водноорганических растворителях и определепия структуры образующихся молекулярных комплексов непосредственно в ходе реакции [57, 58]. Этот [c.158]

Ввиду сложной субмолекулярной организации биополимеров, включающей первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру, особое значение для описания структурных свойств и функциональной активности биополимеров приобретает динамика движения на разных наноскопических уровнях. Существует ряд экспериментальных методик и теоретических приближений, позволяющий определять масштабы и характеристические времена таких движений. Среди экспериментальных методов эффективно применение мессбауэровской спектроскопии (МС), рэлеевского рассеяния мессбауэровского излучения (РРМИ) и рентгенодинамического анализа (РДА). Определение иерархии движений целесообразно осуществить на хорошо изученных белках миоглобине (МЬ) и гемоглобине (НЬ). Для увеличения чувствительности МС производится замена гема с натуральным атомом железа на гем, включающий изотоп Ре. В результате с. помощью МС можно определять среднеквадратичные смещения атома железа в геме и движения гема как целого — [c.468]

Физические основы метода. Этот метод также дает важную информацию о динамике белков. Он позволяет определять амплитуды смещений атомов в структуре белка на коротких временах (10 -10 с). Он основан на том, что при поглощении у-кванта происходит переход ядра из основного Е1) в возбужденное состояние Е2) согласно обычному закону АЕ = Е2 — Е = Нм, где для ядерных уровней АЕ составляет 10 -10 эВ. Поглощение у-квантов наблюдается на ядрах тяжелых атомов Ре, Си, РЬ. Для изотопа Ре, содержащегося в природных соединениях в количестве 2,2%, величина при резонансном поглощении составляет 14,4 КэВ, а время жизни ядра Ре в возбужденном состоянии т 10 с. Отсюда согласно соотношению неопределенностей для энергии (Х.2.16) можно найти, что естественная ширина резонансной линии поглощения у-квантов составляет очень малую величину Г 10 эВ. [c.290]

Основные результаты молекулярной динамики глобулярных белков получены в ранних работах. Они позволили выявить широкий спектр тепловых движений структуры белка, установить иерархию по характерным временам и масштабам, предложить физические модели для феноменологической интерпретации результатов. [c.311]

Белки фактически являются единственным классом соединений, химические свойства которых нельзя непосредственно соотнести с химическим строением молекул. Их поведение и исключительная роль в процессах жизнедеятельности определяются особой, только им присущей молекулярной структурной организацией. За единичными исключениями лишь белковые цепи способны самопроизвольно свертываться в строго детерминированные структуры, геометрия и конформационная динамика которых обусловлены аминокислотной последовательностью. Белки несопоставимы по своему функциональному разнообразию с действиями какого-либо другого класса молекул живой и неживой природы. В то же время, при функциональной универсальности природных аминокислотных последовательностей свойства каждого отдельного белка уникальны в отношении физиологической функции, механизма ее реализации, зависимости от внешних условий, природы лиганда и растворителя. Очевидно, поэтому назначение генетического аппарата любого организма сведено к хранению информации только о белках и их синтезе, а биосистемы всех уровней, включая молекулярный, можно считать "произведениями" белков. Последние не только синтезируют почти все соединения живой природы, но и способствуют приданию им пространственной формы, необходимой для протекания процессов жизнедеятельности. [c.108]

Сопоставление приведенных в табл. 1.10 данных приводит к выводу, что методы рентгеноструктурного анализа, использующие синхротронную радиацию и излучение рентгеновской трубки, не обладают друг перед другом ощутимыми преимуществами при изучении нативных конформаций белковых молекул и их стабильных комплексов, т.е. во всех тех случаях, когда решается статическая задача определения атомных трехмерных структур. До недавнего времени полагали, что в компетенцию рентгеноструктурного анализа по принципиальным соображениям не может входить рассмотрение вопросов, касающихся динамики межмолекулярных и внутримолекулярных взаимодействий белков. Использование синхротронного излучения заставило если и не изменить такое представление на противоположное, то во всяком случае поставить под сомнение его безапелляционность. Как видно из табл. 1.10, новый источник излучения снижает время экспозиции с многих десятков часов (9), дней (16) и даже недель (11) до долей секунд (3,5). Дж. Томас в статье, посвященной 80-летнему юбилею методов Брэгга и Лауэ, отмечает, что дифракционные рефлексы белковых кристаллов, облучаемых синхротронной радиацией, могут быть измерены за 100 пс, т.е. 10 с [521]. Значительное сокращение экспозиции не только позволяет существенно сократить время анализа трехмерной структуры белка, но и открывает принципиально новую [c.141]

Эритроциты в крови можно по ряду свойств рассматривать так же, как частички гидрофобной эмульсии. На их поверхности адсорбированы молекулы белков, аминокислот и ионы электролитов. Все они сообщают эритроцитам определенный отрицательный заряд, а противоионы создают некоторый диффузный слой. При различных патологических процессах в организме, когда в кровн увеличивается содержание некоторых видов белков (либо особого глюкопротеида, относящегося к а-глобулинам, либо при инфекционных заболеваниях Y-глoбyлинoв), происходит процесс, очень напоминающий ионообменную адсорбцию место ионов электролитов на поверхности эритроцитов занимают белки, заряд которых ниже, чем у суммы замещенных ими ионов. В результате заряд эритроцитов понижается, они быстрее объединяются и оседают (ускоряется реакция оседания эритроцитов — РОЭ). Этот процесс зависит еще от ряда факторов содержания других белковых фракций и мукополисахаридов, концентрации эритроцитов в крови, наличия в крови микробов, наконец, расположения сосуда, в котором наблюдается РОЭ (в частности, скорость ее выше в наклонно расположенном капилляре). Оседание эритроцитов протекает сходно с процессом седиментации гидрофобного коллоида. Как показали исследования при помощи микрокинематографии (Кигезен), к имеющимся в крови агрегатам и монетным столбикам присоединяются отдельные эритроциты укрупнившиеся агрегаты оседают вначале быстро, а потом медленнее, так как в нижних частях капилляров их расположение становится настолько плотным, что частично сохранившиеся у них заряды начинают в большей мере противодействовать сближению частиц. Структура этого осадка напоминает губку чтобы его уплотнить, необходимо выжать оттуда воду, причем чем плотнее осадок, тем труднее это достигается. Поэтому в клинических исследованиях обычно не ожидают завершения оседания эритроцитов, а регистрируют результаты спустя 1—2 ч после начала реакции. Учитывая, что скорость процесса меняется на разных этапах, было предложено изучение его динамики измерением величины оседания эритроцитов каждые 15—30 мин (так называемая фракционная РОЭ). Этот метод представляет значительный интерес и находит широкое применение. [c.167]

Чтобы изучить образование белков в динамике и установить, например, изменения белковых структур в процессе их хранения, можно ввести в органы или ткани предшественник белка, меченный тритием или углеродом " С, и с помощью радиоавтографии выявлять радиоактивные соединения. При световой и электронной микроскопии биологический материал обрабатывают с таким расчетом, чтобы получить тонкие или сверхтонкие срезы, которые затем покрывают подвижной ядерной эмульсией, как, например, эмульсия Ильфорсд Г5 или Л4 (1Иог5с1 Оз или Ь4) по методу Ларра и Дроза [52]. После удаления эмульсии местонахождение радиоактивных участков определяется по присутствию зерен восстановленного серебра, которые задерживают фотоны или электроны. - [c.128]

Проблема выхода лиганда СО из гидрофобного кармана к периферии белка решается методами численного моделирования внутримолекулярной динамики МЬ ( 3 гл. XI). Вычисления показали, что узкое место, определяюш ие высоту барьера для диффузии лиганда, находится в области боковых цепей гмс-Е7, вал-Е11 и тмр-Е10. Торсионные враш ения этих трех боковых цепей на различные углы требуют энергетических затрат не более 8-10 ккал/моль. Однако энергетический барьер при этом снижается до 20 кДж/моль (Карплюс) по сравнению с 400 кДж/моль при жесткой структуре. Это соответствует размораживанию конформационной динамики белка. Па рис. XI.21 приведена энергетическая карта, показываюш ая появление энергетических долин для диффузии лиганда в белке. [c.333]

Техника "отжига" в конформационном анализе пептидов и белков часто используется в комбинации с методом молекулярной динамики, в котором температура вводится в расчет посредством кинетической энергии. Самый простой и наиболее распространенный алгоритм этого метода был предложен X. Берендсеном и соавт. [189]. Сравнение его с другими алгоритмами метода молекулярной динамики вьшолнено в работе [190]. Комбинированный метод динамического "отжига" применяется в анализе более или менее сложных пептидов, однако непременно с использованием экспериментальных ограничений, получаемых от рентгеноструктурной кристаллографии и ЯМР [191-194]. Расчет, таким образом, сводится к уточнению уже известной структуры или выбору из небольшого числа предполагаемых вариантов. В разработанном М.Сноу подходе привлекаются данные о гомологии белков [195, 196]. Метод "отжига" широко используется, правда с переменным успехом, в конформационном анализе простых пептидов [197-200], причем наиболее популярным объектом является энкефалин, конформационно достаточно простой эндогенный пентапептид, содержащий два остатка Gly [200-206]. Дж. Хиго и соавт. [207] предложили процедуру длительного "отжига" в комбинации с методом взвешенного набора переменных [208] и минимизацией энергии по вторым производным, позволяющим судить об анизотропии потенциальной поверхности. Авторы использовали процедуру для расчета конформационных состояний пептидных петель в белках, структуры которых известны [209]. [c.244]

В модели Канехиса и Тсонга состояние полипептидной цепи может передаваться набором многих микроскопических конфигураций, отличающихся друг от друга размером кластеров и положением их вдоль цепи. Важнейшими характеристиками состояния являются количества кластеров в последовательности (к) и остатков в кластере (т). Значения кит ограничены лишь протяженностью цепи. Кластерная модель описывает равновесный двухфазный процесс свертывания, т.е. предполагается существование только двух термодинамических стабильных состояний белковой цепи, отвечающих двум минимумам свободной энергии. Переход между ними сводится к тому, что все микроскопические состояния должны входить в распределение одного оптимального макроскопического состояния или другого. Динамика кластерной модели трактуется как беспорядочный, стохастический процесс, характеризующийся вероятностью переходов промежуточных состояний. Свертывание белка включает стадии зарождения, роста и миграции локальных структур. Случайность процесса означает, что свертывание молекул одного белка при одинаковых исходных состояниях и внешнем окружении может происходить различными путями без соблюдения последовательности соответствующих конкретных событий, но при условии статистической идентичности путем свертывания. [c.493]

Проблема самосборки есть проблема физической динамики. Вторичная структура может служить блоком в самосборке, если, во-первых, она формируется значительно быстрее, чем третичная, во-вторых, если она существует достаточно долго и, в-третьих, если она достаточно велика и гидрофобна, чтобы включиться в сильное гидрофобное взаимодействие. И а-спирали, и -формы удовлетворяют этим требованиям. Для расчета вторичной структуры необходимы параметры равновесия (величины я, с. 100) между различными возможными структурами для всех остатков. Соответствующий математический аппарат, использующий модель Изинга (с. 101), развит в работах Птицына и Финкельштейна. Гидрофобные остатки стабилизуют а- и -формы, короткие гидрофильные, а также Гли и Про — дестабилизуют. Удается найти пространственную структуру ряда белков. Расхождение между вычисленным и наблюдаемым распределениями а- и -участков не превышает 20% (рис. 4.15). Самосборка глобулы происходит двумя путями формирование плоской -структуры с последующим прилипанием к ней а-спирали и формирование -шпильки или пары а-спиралей с последующим изломом. Распределенгив гидрофобных групп, благоприятствующее формированию а- или [c.109]

Существуют экспериментальные работы прямо показывающие, что в некоторых случаях конформационные изменения в белке, возникающие при связывании органических лигандов (субстратов, кофакторов, ингибиторов), зависят от структуры лиганда. В качестве примера рассмотрим динамику связывания с апофермен-том флаводоксина из азотобактера — кофактора флавннмононук-леотида (ФМН). [c.224]

Основное назначение моделей, в которых популяция рассматривается как не изменяющаяся по составу и морфологии — описание процесса собственно увеличения биомассы. С этой точки зрения, такие модели еще в целом называют неструктуирован-ными. В тех случаях, когда ставится задача описания изменения компонентов питательной среды, накопления продуктов метаболизма или динамики изменения состава растущих микробных клеток (например, белка, нуклеиновых кислот) или всей биофазы в целом, обращаются к структурированным моделям, в которых отдельные особи или вся биофаза представляется и описывается как состоящая из отдельных, связанных и взаимодействующих друг с другом структур и компонетов. [c.55]

Можно сказать, что матричные нанокластеры и наноструктуры представляют собой наиболее распространенную в природе часть наносистем. К подобным объектам следует отнести как кластеры металлов в неметаллической, органической матрице и в полимерах в виде разновидности таких наноструктур, так и саму макромолекулярную, полимерную матрицу, как основную часть подобных наноструктур, которая может содержать или не содержать в своем каркасе неорганические фрагменты (например, гибридные полимеры), а также различного рода супрамолекулрные организованные наноструктуры. К высокоорганизованным наносистемам относятся такие биополимеры, как белки и нуклеотиды. Эти объекты обладают сложной иерархической структурой и разнообразными уникальными свойствами, из которых в этой главе мы вьщелим атомную динамику, отображающую иерархичность структуры таких систем. По степени сложности подхода к рассмотрению наноструктуры целесообразно выделить собственно нанокластеры в полимерной матрице, наноструктуру и организацию полимерной матрицы и группу биополимеров. [c.445]

Исследование тонкой структуры таких пуффов под электронным микроскопом показало, что их характерный вид обусловлен локальным распрямлением тысячи параллельных плотно закрученных двойных спиралей ДНК, покрытых белком, из которых построена гигантская хромосома. Каждая из этих нитей имеет вид стержня фибриллярных участков матрикса, напоминающего картину ядрышковой транскрипции в ооцитах, показанную на фиг. 249. Таким образом, пуфф является видимым проявлением активной транскрипции определенной группы генов, находящихся в соответствующем участке хромосомы. Следовательно, регистрируя расположение пуффов на гигантской хромосоме IV в слюнных железах хирономуса на разных этапах превращения личинки во взрослое насекомое, можно-изучить динамику дифференцированного выражения генов. Результат такой работы схематически изображен на фиг. 253, которая показывает наличие или отсутствие пуффов в четырех определенных участках хромосомы IV на последовательных стадиях метаморфоза. Как видно, пуффы в точках А к Б появляются и исчезают дважды за период наблюдения, причем фазы их появления противоположны. Пуффы в точках В к Г появляются лишь к концу периода наблюдения. [c.516]

Отсюда ясно, что различные части белковой структуры участвуют в быстрых спонтанных движениях, отличающихся друг от друга по ряду параметров. Увидеть эти быстрые внутренние движения, измерить их характерные времена, определить места локализации в белковой глобуле стало возможным главным образом благодаря внедрению современных физических методов. Среди них решаюшую роль в исследовании динамики белка сыграли резонансные методы радиоспектроскопии (электронный парамагнитный, ядерный магнитный резонансы, ядерный гамма-резонанс), методы люминесценции, водородного обмена. Полная картина динамики [c.263]

Структура актиновых нитей. В состав тонких филаментов входят белки актин, составляющий, как уже отмечалось, основу нитей, тро-помиозин и тропонин. Стандартная процедура выделения актина заключается в экстракции высушенной и измельченной мышечной ткани разбавленным солевым раствором. Такая обработка расщепляет актиновые филаменты на глобулярные субъединицы, каждая из которых образована одной полипептидной цепью с молек. массой 41,8 кДа это глобулярный актин или О-актин. С каждой молекулой О-актина связан один ион Са +, стабилизирующий ее глобулярную конформацию. Кроме того, с О-актином невалентно ассоциирована одна молекула АТР. При невалентной полимеризации глобулярного актина концевой фосфат АТР отщепляется и образуется фибриллярный актин или Р-актин. Полимеризацию можно вызвать повышением концентрации соли до уровня, близкого к физиологическому. Процесс не требует затраты энергии, хотя и сопровождается гидролизом АТР, который значительно повышает скорость полимеризации и оказывает влияние на его динамику. По данным электронной микроскопии актиновые филаменты состоят из двух цепей глобулярных молекул, длина которых равна 65 А, а толщина в самой широкой части 40 А. Цепи Р-актина образуют двойную спираль, имеющую 13 молекул в шести витках, повторяющихся каждые 360 А [452]. [c.122]

Рассмотренные модели белкового свертывания содержат ряд общих черт принципиального порядка, наличие которых совершенно неизбежно при изучении явления методами статистической физики и равновесной термодинамики. Во всех модельных описаниях динамики белковой цепи предполагают равновесность и двухфазность процесса, т.е. основываются на теории двух состояний Брандтса [214] (подробно см. гл. 11). В подтверждение этому обычно ссылаются на работы 1960-х и начала 1970-х годов, посвященные экспериментальному исследованию механизма денатурации малых белков. Однако единство моделей в этом отношении отнюдь не следует из существования однозначной трактовки результатов эксперимента. Напротив, большая часть опытных данных, особенно полученная позднее, свидетельствует о более сложном характере процесса. Дело в том, что предположение о двухфазном равновесном механизме свертывания белковой цепи становится неизбежным при выборе чисто статистического, феноменологического подхода, не учитывающего конкретную гетерогенность аминокислотной последовательности и обусловленную ею конформационную специфику. Кроме того, представление белкового свертывания в виде монотонного увеличения популяции одного оптимального состояния при одновременном, точно таком же уменьшении популяции другого оптимального состояния и при отсутствии видимого количества промежуточного метастабильного состояния накладывает существенное ограничение на предполагаемую динамику процесса и упрощает его рассмотрение. В этом простейшем варианте свертывания белковой цепи профиль популяции ( У) выражается зависимостью свободной энергии от степени упорядоченности, имеющей больцмановский вид 1п . Другая общая черта касается представления о нативной конформации белковой молекулы. Во всех моделях важнейшей характеристикой упорядоченного состояния белка считается глобулярность его пространственной организации. Под глобулой подразумевается структура, удовлетворяющая следующим двум условиям. Во-первых, размер глобулы значительно превышает эффективное расстояние действия сил, ее формирующих. Это условие позволяет выразить свободную энергию глобулы через ее объем и поверхность. Во-вторых, глобула предполагается структурно гомогенной, что избавляет от учета гетерогенности белковой цепи и неравномерности упаковки аминокислотных остатков в нативной конформации. [c.301]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология