Гемоглобин агрегация

Серповидная форма эритроцитов обусловлена склонностью молекул гемоглобина 8 к агрегации [c.218]

О последней стадии синтеза белка — сборке белковой молекулы на рибосомах — предстоит еще выяснить очень многое. Информационная РНК, по-видимому, стимулирует агрегацию 70 5-рибосом. Эксперименты с введением меченых аминокислот в ретикулоциты кролика показывают, что для синтеза полипептидной цепи гемоглобина, происходящего последовательно в линейном порядке, начиная с аминного конца цепи, требуется 1—2 мин. Многие детали этой и других стадий синтеза белка еще неизвестны. Исследования этой сложной проблемы развиваются очень интенсивно, и мы привели здесь лищь беглый обзор полученных к настоящему времени результатов. [c.375]

Рис. 13.4. Образование телец Хайнца — агрегация гемоглобина. В норме супероксиддисмутаза катализирует образование пероксида водорода, который под действием глутатионпероксидазы превращаются в Н О. При недостаточной активности ферментов обезвреживания активных форм кислорода между протомерами метгемоглобина образуются дисульфидные связи и они агрегируют.

При денатурации некоторых белков происходит не только изменение формы молекулы, но и диссоциация ее на более мелкие единицы. Изучение седиментационных характеристик и диффузии белков показало, что многие из них диссоциируют в 6— 8 М растворах мочевины и при образовании мономолекулярных пленок. Так, миоген и гемоглобин распадаются на две субъединицы, а глобулины семян и эдестин — на шесть. Этими же методами было показано, что многие белки при нагревании подвергаются агрегации (например, яичный альбумин и р-лактоглобулин). Таким образом, при денатурации могут осуществляться различные процессы (изменение формы, диссоциация и агрегация молекул). При этом характер денатурационных изменений будет зависеть не только от природы белка, но и от способа воздействия на него. Так, если яичный альбумин при обработке [c.190]

Макромолекулы, находящиеся в растворе, часто образуют ассоциаты с иизкомолекулярными веществами или с другими макромолекулами. Типичным примером ассоциации первого рода является связывание катионов с полимерными кислотами, иода с амилозой и ферментов с субстратами, ингибиторами, коферментами и активирующими ионами. Ассоциация макромолекул друг с другом охватывает больший круг явлений, например агрегацию молекул поливинилхлорида в среде некоторых растворителей, неспецифическую ассоциацию полимеров, полученных в процессах катионной и анионной полимеризаций, образование гемоглобина и ряда других биологически важных веществ из отдельных белковых субъединиц, взаимодействие антигена с антителом и спонтанное образование частиц вируса табачной мозаики из его нуклеиновой кислоты и белка. К этой категории ассоциации относится также образование ДНК из двух цепей полидезоксирибонуклеотида (обсужденное в гл. III, раздел В-2). [c.310]

Как уже обсуждалось в предыдущих разделах, симметричные образования энергетически предпочтительны. По-видпмому, только в случае гексокиназы наблюдается асимметричная агрегация идентичных единиц, и то лишь в кристаллическом состоянии [261]. В некоторых случаях может реализоваться псевдосимметрнч-ное расположение. Обычный гемоглобин человека, например, имеет идеальную симметрию 2 и псевдосимметрию 222. Псевдо- [c.118]

Хотя в 1950-е годы еще не было известно пространственное строение на атомном уровне ни у одного белка, тем не менее в то время почти отсутствовало сомнение в том, что белковые молекулы построены из регулярных форм и главным образом из а-спиралей Полинга и Кори, обнаруженных в чистом виде у гомополипептидов. Именно на таком представлении о строении белков основана классификация белковых структур на первичную, вторичную и третичную, предложенная в 1952 г. К. Линдерстрем-Лангом [90]. Под первичной структурой понималась аминокислотная последовательность белка, т.е. его химическое строение, включая дисульфидные связи под вторичной структурой — полностью насыщенные пептидными водородными связями регулярные конформации белковой цепи как целого или ее отдельных участков. Набор взаимодействующих между собой регулярных конформаций а-спиралей, -структур и т.д. образует нативное пространственное строение белковой молекулы, названное Линдерстрем-Лангом третичной структурой. Таким образом, классификация Линдерстрем-Ланга, по существу, представляет собой формулировку принципа пространственной организации белков. Очевидно, разделение пространственной структуры белка на вторичную и третичную является условным и может иметь смысл только в том случае, если пространственное строение макромолекулы действительно представляет собой ансамбль сравнительно немногочисленных канонических форм полипептидов. В то время этот вопрос был далек от своего решения. Позднее иерархия структур Лин-дерстрем-Ланга пополнилась еще одной, четвертичной, структурой, характеризующей агрегацию белковых молекул или достаточно обособленных субъединиц. Примерами белков с четвертичной структурой могут служить гемоглобин, молекула которого состоит из четырех субъединиц, белок вируса табачной мозаики, представляющий собой систему из 200 одинаковых глобулярных молекул. [c.27]

Данные, приведенные на рис. 9.7 и 9.8, были одними из первых [12], которые указали на различие в поведении нормального гемоглобина взрослого человека и гемоглобина больных серповидноклеточной анемией. Ранее было установлено лишь различие в величине предела растворимости [23]. Как отмечалось [16], даже зависимость макроскопических вязкостей от концентрации оказалась у этих двух гемоглобинов одинаковой. В противоположность этому микроскопические вязкости, как это следует из данных по ЯМР-д, не совпадают, что в самом деле может указывать на образование тетрамерами гемоглобина больных серповидноклеточной анемией более крупных агрегатов, состоящих из 2—4 молекул тетрамера. Этот вывод подтверждается опытами с карбоксигемоглобином, полученным от больных серповидноклеточной анемией и содержащим введенную спиновую метку [24]. Возникает вопрос о причинах фундаментальных различий между макроскопической и микроскопической вязкостью, в результате которых первая нечувствительна к агрегации, а последняя зависит от нее. [c.179]

В 1935 г. Мак-Ферлайн [2] сообщил, что результаты анализа смеси белков зависят от их общей концентрации. При повышении концентрации отношение медленных компонентов к быстрым, определенное по шлирен-диаграммам, возрастает. Педерсен [3, 4] связывал этот эффект с агрегацией. Джонстон и Огстон [5] установили, однако, что такое объяснение неверно. Они использовали окрашенный белок (гемоглобин) для визуального наблюдения его седиментации и сопоставления со шли-рен-диаграммой. Оказалось, что описанное явление является прямым следствием снижения коэффициентов седиментации с увеличением концентрации. [c.152]

Примером заболевания, обусловленного нарушениями конформации полипептидной цепи, является серповидноклеточная анемия. При этом заболевании эритроциты имеют не обычную круглую, а серпообразную или зазубренную форму и становятся жесткими, что связано с изменением растворимости гемоглобина в эритроцитах больных. Молекулы соединяются друг с другом, образуя квазикристал-лические структуры, обусловливающие аномальную форму и увеличение жесткости эритроцита. Серповидные клетки загораживают проход другим эритроцитам, которые в свою очередь становятся серповидными, отдавая кислород. Закупорка мелких кровеносных сосудов серповидными клетками обусловливает многие симптомы серповидноклеточной анемии. Часто люди, страдающие этой болезнью, умирают в течение первых десяти лет жизни. Важный шаг в изучении этого заболевания был сделан в 1949 г. Л. Полингом, который показал, что именно молекула аномального гемоглобина, называемого гемоглобином 5(НЬ5), ответственна за приобретение клетками серповидной формы. В дальнейших исследованиях было обнаружено, что НЬ5 отличается от нормального НЬА лишь тем, что в Р-цепях в положении 6 гидрофильная отрицательно заряженная глутаминовая кислота заменена гидрофобным валином, не несущим заряда. Замена полярного остатка на гидрофобный приводит к возникновению гидрофобных взаимодействий между 1-м и 6-м остатками валина в молекуле НЬ (рис. 30). Увеличение гидрофобности одного из концов Р-цепи приводит к агрегации молекул и образованию в эритроците больших молекулярных стопок белка за счет гидрофобных взаимодействий. [c.86]

Объединение субъединиц осуществляется главным образом нековалентными силами. Это достаточно убедительно показано на примере гемоглобина, лактатдегидрогеназы [38] или альдолазы [39, 40]. Для щелочной фосфатазы известно, что объединение субъединиц в мономеры происходит с участием ионов цинка [41]. По-видимому, ионы цинка и других двухвалентных металлов принимают участие в агрегации субъединиц глутаматдегидрогеназы [42] и алкогольдегидро-геназы [43]. [c.124]

Предковым геном был ген, кодировавший миоглобин. Примерно 500 млн. лет назад он дуплицировался, после чего произошли мутации, давшие начало примитивной р-цепи, которая могла в результате агрегации образовать примитивную молекулу гемоглобина, состоявшую из четырех р-цепей. Следующим шагом, имевшим место 380 млн. лет назад, была дупликация гена, детерминировавшего этот примитивный р-гемоглобин, за которой последовала мутация, давшая начало гену, кодирующему а-цепь. Это создало возможность для образования более эффективного гемоглобина типа А (огрг). Следующий шаг произошел примерно 150 млн. лет назад, когда ген р-цепи еще раз дуплицировался и в конечном счете дал начало гену, кодирующему у-цепь. И наконец, примерно 35 млн. лет назад в предковой линии высших приматов возникла еще одна дупликация, которая дала начало гену, кодирующему б-цепь. На примере этих глобинов можно видеть, каким образом из предковых генов в процессе эволюции возникают новые гены (и новые функции). В рассмотренном случае синтез предковой молекулы — миоглобина — продолжается. В других случаях исходная молекула могла быть утрачена в результате нехватки, хотя продемонстрировать такое событие трудно. [c.115]

Серповидноклеточность может проявляться слабее, если в организме помимо гемоглобина S имеется другая редкая форма гемоглобина. Присутствие гемоглобина F в эритроцитах больных с серповидноклеточной анемией снижает степень агрегации и кристаллизации гемоглобина S, в результате пациенты, у которых гемоглобин F находится в высокой концентрации, имеют слабовыраженные симптомы серповидноклеточной анемии или не имеют их вовсе. В некоторых случаях присутствие гемоглобина F обусловлено геном, вызы- [c.84]

На втором этапе предсказания структуры делается попытка перехода от первичной и вторичной структуры к третичной структуре. Математическая сложность этой задачи, как будет видно из дальнейших глав, огромна. Для строгого решения оказываются недостаточными возможности ЭВМ — как существующих, так и тех, которые появятся в будущем. Однако за последние несколько лет был достигнут значительный прогресс в развитии методов предсказания того, как молекула белка или нуклеиновой кислоты должна складываться в трехмерную структуру. Это удалось сделать благодаря правильно выбранным приближениям и упрощениям. Тем не менее действительно успешное предсказание третичной структуры полимера до сих пор не было осуществлено. Аналогичной, но, по-видимому, значительно более простой задачей является предсказание четвертичной структуры некоего комплекса, исходя из заданной третичной структуры его компонентов. Если бы последние были жесткими, задача могла бы быть решена путем минимизации полной энергии с помоыи,ю перебора всех разумных структур методом проб и ошибок. Такие попытки делались с целью исследования возможной структуры волокон, образующихся при агрегации гемоглобина больных серповидноклеточной анемией. Уже небольшое количество данных о структуре этих волокон существенно облегчает вычисления за счет ограничения числа геометрических переменных. Вообще говоря, в будущем методам предсказания структуры будет, очевидно, принадлежать огромная роль — может быть, не при расчетах а priori, а как способу использования всей имеющейся структурной информации с целью получения возможно более точной и детальной структуры. [c.26]

Существуют некоторые особенности физико-химического поведения HbS в растворе. Как правило, кинетика агрегации или ассоциации весьма чувствительна к концентрации. Часто считают, что лимитирующим скорость этапом образования трубки или волокна является ассоциация нескольких субъединиц при формировании зародыша кристаллизации, который затем быстро растет, присоединяя к себе другие структурные единицы (см. рис. 2.21,В). Для простых механизмов скорость образования зародыша и, следовательно, скорость агрегации или полимеризации пропорциональна с", где с — концентрация свободных субъединиц, ап — число субъединиц в зародыше. Обычно п равно 2 или 3. Однако Хофрихтер, Росс и Итон обнаружили, что для кинетики образования трубок гемоглобина S и 30 (см. рисунок). [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология