Гемоглобин расположение субъединиц

Дальнейшая диссоциация до мономеров требует более жестких условий. Взаимное расположение субъединиц гемоглобина зависит от того, содержат ли гемы в каждой субъединице связанный кислород. Однако, как показано на рис. 1.S, каждый аВ-димер всегда связан с другим осью симметрии j (поворот на 180°). Кроме того, поскольку сами по себе а-и В-субъединицы имеют весьма сходную третичную структуру, они также связаны осью псевдосимметрии. [c.20]

Напротив, олигомерные белки, состоящие из субъединиц нескольких типов (или имеющие контакты нескольких типов), довольно часто диссоциируют поэтапно. Исходя из данных о составе и организации таких промежуточных ассоциатов, можно иногда сделать вывод об особенностях расположения субъединиц в исходной четвертичной структуре. Например, в гемоглобине часто встречаются превращения типа 0202 2а/3. В димерах связываются между собой всегда одни и те же а- и /3-субъединицы, откуда следует, что один тип а-/3-контакта более стабилен, чем другой. Это указывает на то, что тетрамер имеет симметрию 2- Ряд структур, согласующихся с симметрией С2 и составом а2 2г представлен на рис. 2.47. [c.132]

РИС. 2.47. Некоторые возможные способы расположения субъединиц в гемоглобине, совместимые с осью симметрии (направление оси указано стрелкой или цветным кружком). Другие расположения можно получить, меняя местами а и /3-субъединицы. Справа от каждой структуры представлены типы возможных димеров, которых можно ожидать при сшивании гемоглобина короткими реагентами. [c.133]

На рис. 2.47 показаны примеры возможных сшивок для различных гипотетических структур гемоглобина. Очевидно, что многие структуры можно исключить, если получить хороший набор субъединиц, сшитых достаточно короткими реагентами. Ни один из перечисленных выше методов ие может без привлечения дополнительной информации дать определенной модели расположения субъединиц даже для такого простого белка, как гемоглобин. Однако совместное использование всех трех методов позволяет исключить из рассмотрения большинство возможных структур. [c.133]

В последние годы М. Перутц, Д. Кендрью и другие исследователи установили, что для части глобулярных белков четвертичная структура создается отнюдь не образованием нескольких пластов субъединиц, а за счет их своеобразного расположения в пространстве. Так, четвертичная структура гемоглобина очень проста и симметрична четыре субъединицы расположены как бы на вершинах тетраэдра. [c.179]

Еще один белок с установленной четвертичной структурой представляет собой фермент глутаминсинтетазу из Е. соН, катализирующий образование глутамина из глутамата и аммиака за счет энергии АТР (гл. 19). По сравнению с гемоглобином или гексокиназой это намного более сложный олигомерный белок. На рис. 8-14 показано взаимное расположение 12 субъединиц глутамин-синтетазы. [c.204]

Гемоглобин красных кровяных телец (молекулярная масса около 67 тыс.) состоит 1) из гема — неустойчивого, почти плоского комплексного соединения протопорфирина с ионом двухвалентного железа (Ре , ферро-состояние), входящего в состав гемоглобина в количестве четырех частиц, взаимно расположенных на расстоянии примерно 3 нм в углублениях, образованных белковой цепью 2) из растворимого в воде белка глобина, содержащего четыре полипептидные цепи — субъединицы (две имеют а- и две — р-спиральное строение, с. 281) [c.543]

В более сложных случаях, например в случае белков с шестью идентичными субъединицами, выделение тримеров сразу же исключает возможность образования многих типов структур. Для агрегатов, состоящих из субъединиц различных типов, определение промежуточных ассоциатов становится особенно важным, поскольку оно может указать, какие субъединицы находятся в контакте друг с другом, хотя, разумеется, желательно иметь более прямые данные об их взаимном расположении. Один из возможных подходов заключается в более точном определении формы агрегата. В некоторых случаях для этого используют гидродинамические методы (особенно если есть указания иа то, что изолированные субъединицы имеют приблизительно ту же третичную структуру, что и в интактном агрегате). Тогда можно анализировать только изменение гидродинамических свойств при сборке. В гл. 10 мы покажем, что это позволяет с достаточной точностью различать конформации гемоглобина типа линейной, плоской квадратной и тетраэдрической. Эта процедура, однако, не столь чувствительна, чтобы можно было отличить друг от друга промежуточные состояния. [c.132]

Молекула глобина состоит из 141 — 146 аминокислотных остатков, расположенных в строго определенном порядке. Последовательность аминокислот в белке называется его первичной структурой. Пространственное взаиморасположение соседних мономеров в полипептидной цепи именуется вторичной структурой, а трехмерная конфигурация белковых субъединиц — структурой третичной. Четвертичная же структура гемоглобина реализуется во взаимной организации четырех субъединиц в составе функционирующей молекулы. [c.208]

Две пары а- и р-субъединиц гемоглобина образуют тетраэдр с осью симметрии второго порядка (рис. 8.2), проходящей через полость, расположенную в центре структуры. Органические фосфаты, например 2,3-дифосфоглицерат, являющиеся аллостерическими эффекторами, связываются в этой полости с дезокси-гемоглобином в стехиометрическом соотношении 1 1 (рис. 8.11) [c.269]

Гемоглобин. Этот белок, играющий роль переносчика кислорода, содержится в крови позвоночных. По величине молекула гемоглобина примерно в 4 раза больше молекулы миоглобина и содержит 4 гемогруппы. Уже в ранних работах было установлено, что в молекуле гемоглобина существует период 1,5. 4, характерный для а-спирали. Рентгеноструктурные сследования гемоглобина сопряжены с большими трудностями, чем исследования миоглобина. Для обеспечения разрешения 5,5 А при работе с ге.моглобином пришлось проанализировать 1200 рефлексов и использовать несколько изоморфных производных. Две пары симметрично расположенных субъединиц оксигемоглобина [c.266]

Остаток тирозина НС-2, расположенный на втором месте со стороны С-конца, является одним из немногочисленных инвариантных остатков в молекуле гемоглобина. Положение его сохранилось в процессе эволюции в гемоглобинах и миоглобинах всех изученных видов. В де-зоксигемоглобине тирозин НС-2 лежит как бы в кармане , образуемом Н- и F-спиралями, и связан водородной связью с карбонильной группой полипептидной цепи у остатка FG-5 (рис. 4-17 и 4-19). Перутц и его сотрудники обнаружили, что при оксигенации этот тирозин выходит из кармана, солевые мостики на концах молекул разрываются и субъединицы смещаются, образуя новую систему связей, характерную для оксигемоглобина. Оксигенация двух гемов (Перутц считает, что ими являются гемы а-цепей) приводит к кооперативному конформационному изменению всех четырех субъединиц [71, 72]. [c.307]

Представляет интерес семейство гемоглобинов М. Присутствие такого гемоглобина в крови приводит к серьезным нарушениям выживают только гетерозиготы по данному аномальному признаку. Кровь в этих случаях темная, поскольку железо в половине субъединиц гемоглобина М необратимо окислено до трехвалентного (метгемоглобин). В нормальной крови содержание метгемоглобина не превышает 1%. В норме метгемоглобин восстанавливается специально метгемоглобин-редуктазной системой (дополнение 10-А), тогда как метгемоглобиныМ не восстанавливаются. У всех пяти гемоглобинов М имеются замены в местах, расположенных вблизи гемогруппы. В четырех из них один из гистидинов, связанных с гемом (F-8 или Е-7) либо в а-, либо в. р-субъединице, заменен на тирозин. В пятом валин-67 в р-субъединицах заменен на глутаминовую кислоту. Два гемоглобина М, имеющие замены в а-субъединицах (MBoston и Miwate), заморожены в Т(дезокси)-форме они обладают низким сродством к кислороду и связывают его некооперативно. [c.317]

Может возникнуть вопрос, каким образом открытие и закрытие канала синхронизируется с изменениями числа и специфичности участков связывания ионов. Напомним, однако, о тех структурных изменениях, которые происходят при оксигенации гемоглобина (рис. 4-19). Хотя поворот субъединиц друг относительно друга вызывает лишь незначительные изменения в геометрическом расположении групп, выступающих в центральный канал, это обусловливает весьма существенные изменения в связычании 2,3-дифосфоглицерата. Аналогичным образом в нашем случае благодаря незначительным перемещениям могут стать недоступными участки связывания ионов Ма+ и сформироваться новые участки связывания для более крупных ионов К+ при этом могут использоваться те же самые группы, способные к образованию хелатных комплексов, что и в случае с На+. [c.365]

По данным рентгеноструктурного анализа даже при относительно низком разрешении может быть выявлено взаимное расположение и общее очертание отдельных субъединиц или полипептидных цепей (например, были анализированы гемоглобин [16, 35], аспартаттранскарбамилаза [58], алкогольдегидрогеназа печени лошади [39], лактатдегидрогеназа акулы [44], вирус табачной мозаики [64]). Однако этот метод очень сложен и дорог и не может использоваться в обычной аналитической практике. [c.397]

Рентгеноструктурные исследования дали неожиданный выход в увлекатёльную область эволюции. Близость строения миоглобина и субъединиц гемоглобина не случайна. Установление пространственных структур некоторых белков, имеющих различное происхождение, а также установление последовательности расположения аминокислот в них явилось мощным средством, позволяющим заглянуть внутрь процесса эволюции. Во всех ферментах, структура которых установлена до настоящего времени, активные центры располагаются в углублениях или впадинах, формы которых весьма близки. Почему Как возникло такре глобулярное пространственное образование [c.261]

При таком движении атом железа увлекает за со1бой и гистидиновый остаток Р8 боковой цепи, и амплитуда этого движения составляет примерно 0,75 А. Смещение затем передается другим частям белковой цепи, в котЬрую вхОдит Р8, и, в частности, происходит большой сдвиг фенольной боковой депи, содержащей тирозин Н02. А это в свою очередь вызывает различные смещения атомов в соседних субъединицах, что оказывает влияние на способность к связыванию кисл орода гем-групп а ми в них. Так, движение атома железа и гем-группы в. одной субъединице гемоглобина действует как спусковой механизм , который запускает в движение существенные структурные изменения в других субъединицах. Один из вопросов, который еще остается нерешенным в этой про блеме связывания кислорода гемоглобином, касается строения группировки Ре— Ог. Три возможных типа структуры показаны на рис. 31.5. Наименее реально линейное строение, и таких структур еще не обнаруживалось. Боковое расположение Должно быть таким же, как в простых комплексах кислорода с другими метал- [c.643]

На рис. 8 и 9 показаны модели молекул миоглобина и гемоглобина, построенные Кендрью в 1957—1961 гг., в результате длительного и глубокого изучения структуры этих белков и данных, ранее полученных Пе-рутцем. Доклад Кендрью на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. вызвал большой интерес, так как в нем были описаны трехмерные структуры белков. Модель миоглобина (атомарная и объемная) изображает третичную структуру, а модель гемоглобина — четвертичную. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц, расположенных [c.88]

При действии на гемоглобин мочевины [132], разведенной соляной кислоты [133] или солей [134] молекула гемоглобина дезагрегируется с образованием частиц, имеющих молекулярный вес 34 ООО. Дезагрегация происходит также при получении нативного глобииа из гемоглобина под действием соляной кислоты [135]. Все эти данные дают полное основание счигать, что молекула гемоглобина состоит из четырех более мелких субъединиц, каждая из которых содержит 1 молекулу гема в качестве простетической группы. Реакция этих субъединиц с такими большими ионами, как ионы железосинеродистого калия, указывает на то, что гем расположен на их поверхности [136]. [c.244]

Молекулы гемоглобина. Молекула человеческого гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей. Молекула гемоглобина обозначается общей формулой ОгРг, которая показывает, что в состав молекулы входят две пары сходных цепей глобина [1348]. Большинство разновидностей гемоглобина человека имеют идентичные а-це-пи и различаются по другим цепям. К каждой цепи глобина в специфическом участке присоединяется молекула небелковой природы гемогруппа, или гем (рис. 4.34). Четыре глобиновые цепи, каждая со своим гемом, образуют функциональную молекулу гемоглобина, которая переносит кислород из легких в ткани. Молекула глобина построена из 140 с небольшим аминокислот, которые расположены в строго определенном порядке (рис. 4.35). Последовательность аминокислот в белке (например, в гемоглобине) считают его первичной структурой. Пространственное расположение соседних остатков называется вторичной структурой, а трехмерное расположение белковых субъединиц-третичной структурой (рис. 4.34). Термин четвертичная структура относится к взаимной организации четырех субъединиц в составе функционирующей молекулы. [c.72]

I — расположение пептидных групп II — ориентация водородных связей во вторичний TpyKiype белков III — третичная структура Субъединицы гемоглобина IV — схематическое изображение четвертичной структуры гемоглобина. [c.67]

РИС. 1.5. Четвертичная структура гемоглобина. Он состоит из четырех субъединиц, с каждой из которых связан гем. Имеется ось симметрии второго порядка, расположенная в середине молекулы н перпендикулярная плоскости рисунка. Поворот на 180° переводит а, в положение а2 и /3, — в положение (Зу Поскольку пепи а и 8 почти идентичны, имеются также две оси симметрии псевдовторого порядка, идущие в горизонтальном и вертикальном направлениях в плоскости рисунка при повороте [c.18]

Если при функционировании происходят структурные изменения, прежде всего необходимо выяснить, на каком структурном уровне они осуществляются и какие участки в них вовлечень . Можно подумать, что в случае окси- и дезоксигемоглобина (рис. 1.5) главное структурное изменение, сопровождающее оксигенацию, состоит в перестройке четвертичной структуры, но это не обязательно так. Кислород связывается с группами гема, расположенными вблизи участков контактирования четырех субъединиц белка. Но для того, чтобы произошло изменение четвертичной структуры, свойства остатков на поверхности должны быть как-то изменены. Действительно, когда кислород связывается с гемом гемоглобина, атом железа в геме сдвигается, что вызывает ряд небольших изменений третичной структуры, изменяющих поверхность субъединиц. Эти изменения не менее важны для понимания механизма кооперативного связывания кислорода гемоглобином, чем значительно более заметные изменения четвертичной структуры. Иногда в макромолекуле не происходит структурных перестроек при связывании с ней другой молекулы, но зато последняя претерпевает такие изменения. Прекрасным примером такого рода является связывание гексасахарида с молекулой фермента лизоцима. Как показано на рис. 1.12, один из участков связывания сахара в молекуле лизоцима не способен присоединять сахар в нормальной конформации кресла. Для того чтобы произошло такое связывание, сахарное кольцо должно деформироваться и перейти в форму полукресла, что энергетически не выгодно. Тем не менее этот переход осущестмяется, так как затрата энергии с лихвой компенсируется энергией связывания остальных молекул сахара. Грубо говоря, лизоцим способен использовать энергию связывания, сконцентрировав ее в одной точке углеводного комплекса. Это помогает разрыву связи С—О в одном из сахаров, что является частью механизма каталитического действия фермента. [c.34]

РИС. 2.36. Расположение /-спирали в третичной структуре /3-субъединицы гемоглобина человека. Гидрофобные боковые цепи в основном локализуются вблизи поверхности //-спирали, там, где она контактирует с А-, Е-, и Р-спнралямн, расположенными на рисунке перед ней. [c.108]

Замещение дистального His-63 на аргинин в р субъединице гемоглобина в отличии от вышеприведенного случая увеличивает его сродство к кислороду [Winterhalter, 1969] вследствие того, что аргинин больше по объему, чем тирозин, и не может расположиться в лигандном кармане [Perutz, Lehmann, 1968]. Это тоже является важным обстоятельством, поскольку расстояние между функциональными группами в области активного центра белка определяется геометрией расположения всех аминокислотных остатков полипептидной цепи, и поэтому замена даже одной аминокислоты приводит к резкому нарушению расположения функционально важных остатков относительно друг друга. Это, в свою очередь, нарушает конформацию активного центра белка и из- [c.12]

Результаты рентгеноструктурного анализа белков показывают, что наблюдается закономерное расположение аминокислотных остатков полипептидной цепи таким образом, что заряженные группы, этого требует термодинамика, располагаются в основном на наружной стороне молекулы белка, а гидрофобные — внутри глобулы. Гемовая простетическая группа находится, как правило, внутри складки или кармана , образованного полипептидной цепью [Ком, 1978]. Фиксация гема осуществляется за счет неполярных контактов с гидрофобными аминокислотными остатками белка, а также за счет водородных связей одного или двух пропионовокислых остатков гема с аминокислотными остатками апобелка. Ориентация гема в гемоглобине, миоглобине, цитохром с пероксидазе аналогична таковой в пероксидазе хрена пропионовокислые остатки направлены к поверхности белковой глобулы, а винильные группы — внутрь. Причем, в гемоглобине кашалота карбоксильная группа в 6-ом положении порфирина образует водородную связь с атомом азота Н1 -97 и направлена к проксимальной стороне порфиринового кольца, а карбоксильная группа в 7-ом положении образует аналогичный полярный контакт с Аг -45 [Макинен, 1978] и, следовательно, направлена к дистальной стороне. Образование контактов пропионовокислых групп в гемоглобине как с проксимальной, так и с дистальной стороны, обеспечивает жесткое закрепление гема, препятствующее изменению ориентации его в гемовом кармане . В метге-моглобине только карбоксильная группа в 7-ом положении образует водородную связь с Н1 -45 в а субъединице, с 8ег-45 в Р субъединице. Модификация пропионовокислых остатков гема в [c.15]

Принципиальный интерес для будущего учителя химии и биологии представляет вопрос о том, как взаимосвязаны структура гемоглобина с его функцией—способностью связывать, переносить и легко отдавать кислород. Это явление детально изучается в средней школе. Непосредственно молекула кислорода присоединяется к Ре , закрепленному в центре молекулы гема (рис. 39), который, в свою очередь, удерживается в гидрофобном кармане каждой. из субъединиц, будучи присоединен координационными связями к имидазольным радикалам гистидина, расположенным в дистальной и проксимальной частях полипептидной цепи, образующей а- или Р-протомер гемоглобина. Присоединение кислорода к Ре идет без изменения валентности последнего на одну из его свободных координационных связей при этом радиус атома Ре " уменьшается и он вместе с Ог перемещается в плоскость порфиринового кольца. Здесь он удерживается до тех пор, пока молекула гемоглобина не будет перенесена в ткань с более низким содержанием Ог, где и происходит обратный процесс отдачи кислорода. И связывание Ог, и его высвобождение сопровождается конформационными изменениями структуры а- и Р-субъединиц гемоглобина и их взаимного расположения в мультимере. [c.77]

Субъединицы могут быть образованы как идентичными по-липептидными цепями, так и различающимися. Как правило, области контакта субъединиц упакованы так же плотно, как и внутренняя часть белков, а расположенные на поверхности группы и ионы образуют ионные и водородные связи [17]. Изменение третичной структуры гемоглобина сопровождается смещением плотно упакованных субъединиц друг относительно друга. [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология