Инсулин, разделение цепей

Рис. 1-13. Разделение гидролизата В-цепи инсулина с помощью тонкослойной хроматографии [144]. Состав элюента и время направление I — хлороформ/метанол/17%-ный раствор NHдOH (2 1 1), 75 мин направление II — фенол/вода (75 25), 180 мин.

С химической точки зрения гормоны гипофиза представляют собой либо олигопептиды, например окситоцин и вазопрессин, о которых сказано выше, либо полипептиды со сравнительно небольшими молекулами, состоящими из одной полипептидной цепи. Адренокортикотропный гормон (АКТГ), называемый также кортикотро-пином, выделенный из гипофиза свиньи, был разделен в процессе операций очистки хроматографическим путем и другими методами на два компонента — кортикотро-пины А иВ (применяют также обозначения аир). Кортикотропин Р имеет молекулярный вес 4567, установленный методом центрифугирования. При номощи методов, впервые примененных к инсулину, установлено, что препараты А, а и р являются тождественными или очень сходными соединениями, обладающими полипептидной цепью, состоящей из 39 аминокислотных остатков, происходящих из 15 аминокислот, с серином у аминного конца и фенилаланином у карбоксильного конца. Была определена последовательность всех аминокислот, причем найдено, что препараты, выдо-ленные из различных животных, несколько отличаются друг от друга строением определенных участков цепи. Кортикотропин В образуется из кортикотропина А в результате потери 11 аминокислотных остатков от карбоксильного конца таким образом, он содержит в своей цепи всего 28 аминокислот. [c.448]

При исследовании субстратов с длинной цепью [149] было установлено, что некоторые нативные белки устойчивы к действию фермента, в то время как белок с развернутыми цепями, а также окисленный или денатурированный белок легко гидролизуется. Например, цинковый комплекс инсулина почти не расщепляется ферментом, но удаление цинка облегчает ступенчатый гидролиз. В этом случае гидролиз не затрагивает дисульфидных мостиков. Разделенные цепи А и Б окисленного инсулина легко гидролизуются. Аминокислотный анализ свидетельствует о гидролизе всех связей в цепи- А, в то время как более медленный гидролиз цепи Б позволил установить последовательность первых шести остатков в этой цепи. [c.236]

Оказалось, что основные свойства ионообменной хроматографии проявляются как при использовании концентрированных растворов мочевины, так и при работе с обычными буферными растворами. На стр. 109 описано разделение цепей А и В инсулина на колонке с дауэкс 50-Х2 — в 8 УИ растворе мочевины. Коуль [32] хромато- [c.231]

Явление, описанное выше на примере рибонуклеазы, кажется типичным для поведения глобулярных белков в целом. Вытянутые полипептидные цепи, по-видимому, наделены способностью при соответствующих условиях самопроизвольно принимать уникальную третичную структуру. В некоторых случаях в образовании активного белка принимают участие две или более полипептидных цепей, по даже и тогда денатурация, включающая в себя физическое разделение слагаемых цепей, в основном может быть обратима. Две различные полипептидные цепи инсулина рис. 45, б) соединены двумя дисульфидными связями, которые могут быть восстановлены с разделением цепей Атл В. При окислении раствора, содержащего смесь двух этих цепей, восстанавливается значительное количество активного гормона, идентичного с первоначальным белком [404]. Три субъединицы фермента альдолазы связаны лишь вторичными валентными связями. Эти субъединицы могут быть отделены друг от друга, развернуты в сильно вытянутую форму, а весь процесс может быть обратимым с сохранением активности фермента [405]. Образование третичной структуры в субъединицах, очевидно, приводит к появлению частиц с комплементарными поверхностями, что, таким образом, чрезвычайно благоприятствует их ассоциации в четвертичную структуру. [c.139]

S. Разделение цепей А иВ инсулина [c.114]

На рис. 1-13 приведены результаты двумерного разделения гидролизата В-цепи инсулина на силикагеле О. [c.58]

Получаемая методом ГХ ин( юрмация об исходной пептидной цепи, особенно для такой относительно большой молекулы, как А-цепь инсулина, не достаточна для определения полной последовательности. Для этого дополнительно должны быть привлечены различные методики расщепления. Тем не менее совершенно очевидно, что ГХ, главным образом как метод разделения, благодаря быстроте, малым количествам вещества, необходимого для анализа, высокой разрешающей способности обладает большими достоин- [c.350]

Это отнюдь не новая область. Выпекать хлеб и сбраживать сусло люди научились тысячи лет назад. Процессы ферментации, разделения и очистки давно и хорошо известны. Но с появлением сведений о молекулярной структуре и основных аспектах химии генетического материала в биотехнологии началась новая эра. (см. разд. Ш-Е). Она ознаменовалась разработкой процедур сращивания генов, позволяющих химикам использовать бактерии для производства сложных биологически активных молекул. Были найдены ферменты, способные разрывать цепи ДНК в нужных местах и вводить в них чужеродную ДНК с новыми химическими связями. Модифицированная ДНК вырабатывает белки в соответствии с заложенным в нее измененным кодом. Этими белковыми продуктами могут быть гормоны, антитела или другие нужные нам сложные химические соединения со специфическими свойствами и функциями. Вырабатываемый бактериями с внедренным геном человека интерферон, по-видимому, окажется ценным средством лечения целого ряда болезней. Уже появился на рынке инсулин человека, производимый методом сращивания генов. Активность в этой области высока, и коммерческие предприятия возникают быстро. [c.130]

Разъединенные полипептидные цепи могут быть разделены методом ионообменной хроматографии. Как уже говорилось выше, лучше использовать ионообменники на целлюлозной основе, которые обладают большой емкостью по отношению к полипептидам, отсутствием необратимой сорбции и т. д. С помощью этого приема были, например, расфракционированы и получены в чистом виде две цепи инсулина и две субъединицы гемоглобина. В последнем случае разделение велось на карбоксиметил-целлюлозе при градиентной элюции буфером пиридин — муравьиная кислота (pH 2,0). Получаемые субъединицы разде- ляли на отдельные цепи в щелочной среде. [c.79]

После разъединения полипептидных цепей белка удается выделить отдельные цепи в чистом виде, что сложнее сделать в случае длинных полипептидных цепей [306], чем коротких цепей, для выделения которых в чистом виде можно применять различные методы, например хроматографию на бумаге [320] и на колонке [219, 277], противоточное распределение [331] и ионофорез [10, 266]. В окисленном инсулине, в котором обе цепи сильно различаются по кислотности из-за неодинакового аминокислотного состава, разделение цепей удается осуществить фракционированием солей [263], ионофо-эезом [143, 263], распределительным хроматографированием 6] или противоточным распределением [190, 240]. Окисленный химотрипсин, содержащий три пептидные цепи, дает три фракции с характерными свойствами, позволяющими разделять их. комбинацией метода осаждения при pH 6 и ионообменного хроматографирования створимого вещества. [c.177]

Сэнгером при установлении аминокислотной последовательности бьгаьего инсулина эта последовательность приведена на рис. 6-11. Бычий инсулин имеет молекулярную массу около 5700. Его молекула состоит из двух полипептидных цепей А-цепи, содержащей 21 аминокислотный остаток, и В-цепи, содержащей 30 аминокислотных остатков. Эти две цепи соединены двумя дисульфидными (—8—8—поперечными связями, причем в одной из цепей имеется еще одна внутренняя дисульфидная связь. При определении последовательности вначале были разорваны поперечные дисульфидные связи, что позволило разделить цепи. Для этой цели Сэнгер использовал в качестве окислителя надмуравьиную кислоту, которая расщепляет каждый остаток цистина на два остатка цистеи-новой кислоты (рис. 6-12), по одному в каждой цепи. После разделения цепей в них были определены аминокислотные последовательности. При этом не удалось обнаружить никаких закономерностей в расположении какой-либо аминокислоты, никаких периодических повторений того или иного аминокислотного остатка. Более того, последовательности двух цепей оказались совершенно разными. [c.153]

Для полного восстановления обычно необходимо использовать тиол и реагент, вызывающий разрыв водородных связей, а следовательно, и разделение пептидных цепей. Так, инсулин полностью восстанавливается только тногликолятом в присутствии 8 М раствора мочевины [202], а электрофорез на бумаге в 8 М растворе мочевины позволяет разделить две полипептидные цепи. В отсутствие мочевины цистин восстанавливается не более чем на з- Степень восстановления дисульфидных связей рибонуклеазы [282] также определяется концентрацией мочевины. Тиогликолят при pH 7 в отсутствие поверхностно-активного вещества [209] или гуанидина [171] восстанавливает только одну цистиновую связь из 17 связей, имеющихся в альбуминах человека и быка (мол. вес 65 000). В 0,2 М растворе натриевой соли децилсульфата при pH.7 в течение 1 час при комнатной температуре восстанавливаются все цистиновые связи. [c.172]

В настоящее время установлено, что многие нативные белки устойчивы к действию различных реагентов, что можно объяснить только мощным взаимодействием различных групп в одной и той же пептидной цепи или взаимодействием полипептидных цепей разных молекул. Влияние водородной связи на повышение стабильности может быть значительным [187], и для разделения двух неполярных боковых цепей в водном растворе требуется больше энергии, чем это следует из расчета вандерваальсовых сил. Это можно отнести за счет энергии, необходимой для разделения молекул воды, удерживаемых вместе водородными связями, которые разрываются во время установления равновесия между неполярными группами и водой [174, 175]. Взаимодействия между небольшими молекулами и белками [182] и между белковыми молекулами [335] рассмотрены в недавно опубликованном обзоре и могут быть проиллюстрированы на примере поведения инсулина в растворе. [c.176]

Полипептидный гормон инсулин участвует в регуляции углеводного обмена. Молекула бычьего инсулина содержит 51 аминокислоту и состоит из двух цепей. Последнее подтвернедается присутствием двух N-концевых аминокислот — глицина и фенилаланина. Цепь с N-концевым глицином называется А-цепью и содержит 21 аминокислоту цепь с N-концевым фенилаланином называется В-цепью, и в состав ее входит 30 аминокислот. Сэнгер и его сотрудники окислили инсулин надмуравьиной кислотой и провели хроматографическое разделение двух цепей. После этого каждую цепь подвергли ферментативному и кислотному гидролизу. На фиг. 27 и 28 указаны главные пептиды, полученные при гидролизе каждой из цепей, и приведены полные структуры цепей, установленные на основе этих данных. Видно, что места, в которых трипсин, химотрипсин и пепсин расщепляют цепи, согласуются с тем, что мы знаем о специфичности этих ферментов в отношении синтетических соединений. Обнаружено также и несколько дополнительных мест расщепления, в частности при гидролизе, катализируемом пепсином. Особо следует обратить внимание на то, что перекрывающиеся пептиды, полученные при использовании разных гидролитических методов, дополняют друг друга и позволяют однозначно установить общую аминокислотную последовательность. Для каждого из главных пептидов, приведенных на фиг. 27 и 28, аминокислотная последовательность была определена путем неспецифического гидролиза кислотой, установления последовательности аминокислот в образовавшихся ди-, три- и тетрапептидах и объединения полученных данных в общую картину. Как указывалось выше, в настоящее [c.91]

Вторым крупным достижением в изучении аминокислотной последовательности белковых молекул явилось определение структуры рибонуклеазы, выполненное Хирсом, Штейном, Муром и Анфинсеном. Молекула этого фермента, представленная одиночной полипентидной цепью, состоит из 124 аминокислот и содержит 4 дисульфидных мостика. При изучении ее, так же как и в случае инсулина, использовали окисление надмуравьиной кислотой с последуюш им ферментативным гидролизом. Однако для выяснения первичной структуры этой более крупной молекулы потребовалось ввести в методику некоторые усовершенствования авторы применяли ионообменные смолы для количественного разделения пептидов низкого молекулярного веса и использовали количественные методы для определения аминокислотного состава пептидов. Полная структура рибонуклеазы показана на фиг. 30. [c.94]

Физические свойства 5-сульфопротепнов сходны со свойствами других производных тех же белков, в которых дисульфидные связи расщеплены и превращены в анионные группы. Некоторые сульфо-протеины обладают сильной тенденцией к агрегации и могут удерживаться в растворе только при строго определенных условиях pH и ионной силы. Сравнительно легкое отщепление сульфонатной группы обсуждается ниже в связи с вопросом о регенерации активного инсулина из двух его разделенных пептидных цепей. [c.109]

Группа работников Института биохимии в Шанхае [40, 411 получила замечательные результаты по восстановлению активности инсулина из полностью неактивных 5-сульфоглицильных и фенил-аланильных цепей после их восстановления тиогликолатом и последующего окисления. При очистке этого окисленного продукта было получено кристаллическое вещество, идентичное кристаллическому инсулину и обладавшее активностью, равной 18,4 международной единицы на 1 мг. В течение ряда лет увлекательная задача ресинтеза инсулина из его восстановленных разделенных пептидных цепей привлекала внимание многих исследователей. Проведя математический анализ вероятности образования 12 возможных изомеров, содержащих по одной из двух цепей, Кауцман [42] показал, что вероятность получения структуры нативного инсулина составляет около 5%. Удельная активность продуктов регенерации, полученных в упомянутой новой работе, составляла обычно 5—10% удельной активности кристаллического инсулина, а иногда достигала и 20%. Отсюда можно заключить, что среди 12 возможных изомеров структура нативного инсулина является одной из наиболее стабильных. [c.110]

На полипентидных цепочках появляются в результате окисления сильно кислотные группы — ЗОзН, которые диссоциируют полностью подобно серной кислоте. После разделения макромолекулы белка на отдельные полипентидные цепи, последние могут быть разфракционированы и получены в чистом виде. Так было сделано, например, с инсулином, состоящим из двух цепей А ш В. Разделение и очистка полипептидов осуществляется с помощью хроматографии на ионитах, в особенности на ионитах, приготовленных из целлюлозы. [c.24]

За последнее десятилетие были достигнуты значительные успехи в дальнейшем установлении точного строения различных белков. Хотя гидролиз белков и последующий анализ гидролизата, который широко использовался раньше, давал возможность получать данные об относительном содержании и природе входящих в состав белка аминокислот, он не позволял сделать какие-либо выводы о распределении аминокислот в полипептидной цепи молекулы белка. Методы анализа и разделения аминокислот до сороковых годов были очень длительными и трудоемкими н требовали сравнительно больших количеств исходного продукта. Разработанные в 40-х годах новые методы анализа и разделения аминокислот и определения концевых групп в молекулах белков и не слишком высокомолекулярных полипептидов создали возможность наметить основные направления решения исключительно важной проблемы выяснения специфической последовательности аминокислот в молекулах некоторых сравнительно простых белков. Первым большим достижением в этой области химии была расшифровка Сангера с сотр. [4] последовательности аминокислот в молекуле инсулина. С момента опубликования этой важнейшей работы, достигшей цели, которая в течение длительного времени казалась неосуществимой, была полностью выяснена последовательность аминокислот у нескольких белков. Установление того факта, что молекулы специфического белка являются однородными по молекулярному весу и содержат строго определенную последовательность аминокислотных звеньев, неизменную для всех макромолекул, явилось одним из наиболее важных достижений химии белка. В число белков, для которых была выяснена последовательность аминокислот, входят инсулин [4], цитохром С [5—7 , белок вируса табачной мозаики [8—10], рибонуклеаза [11 — 13], а- и Р-цепи гемоглобина человека [14, 15], миоглобин кита [16—18], кортикотропин [19—21], глюкагон [22] кроме того, была установлена последовательность аминокислот в некоторых полипептидах более низкого молекулярного веса и частично выяснена последовательность аминокислот у нескольких высокомолекулярных белков [23]. [c.329]