Функциональные и структурные домены

Подразделение глобулярных белков на структурные домены приблизительно одинаковой величины и присутствие одинаковых структурных доменов в разных белках привели к гипотезе, согласно которой большинство белков сконструировано как модульные системы из структурных доменов в качестве модулей (см. также разд. 9.4.). В соответствии с такой гипотезой не следует придавать слишком большого значения всей полипептидной цепи, а концентрировать внимание на функциональных и, насколько возможно, структурных доменах. Соответственно, основная концепция [74] должна быть приведена к следующему виду одна полипептидная цепь = = Один или несколько функциональных доменов, один функциональный домен = один или несколько структурных доменов . [c.61]

Олигомеры в отличие от мономеров могут диссоциировать. Белки обычно подразделяют на мономеры и олигомеры. Согласно определению Клотца и сотр. [81], белок представляет собой мономер , если он состоит только из одной полипептидной цепи или если он построен из нескольких цепей, связанных ковалентно (например, Дисульфидными мостиками). По этой номенклатуре такие белки, как инсулин, а-химотрипсин и иммуноглобулины, представляющие собой образования из валентно-связанных цепей, должны быть отнесены к мономерам. Отличительная особенность олигомерных белков состоит в том, что они построены из так называемых субъединиц, т. е. из связанных невалентными силами более мелких образований (рис. 4.1 и 5.18). Как указывалось выше, мономеры могут состоять из нескольких функциональных доменов пли из еще большего числа структурных доменов. Это относится и к субъединицам Олигомеров, хотя субъединица часто эквивалентна функциональному домену. [c.61]

МОЖНО ВЫЯВИТЬ только функциональные, но не структурные домены. Вместе с тем по данным известных белковых структур можно заключить, что структурный домен — более основополагающее понятие. Известные примеры белковых агрегатов настолько сложны, что даже выделение мономеров и олигомеров представляет проблему. Мы используем физиологические критерии, согласно которым мономеры могут содержать более чем одну полипептидную цепь, если полипептидные цепи ковалентно связаны. [c.81]

Возможно, что такой структурный домен является функциональной единицей. Доменная организация ДНК сохраняется, по всей роятности, также в интерфазном хроматине. [c.247]

В настоящей книге впервые систематически излагаются основные сведения о клеточных рецепторах их структурной организации, особенностях строения функционально значимых доменов, молекулярной генетике клеточных рецепторов, биосинтезе и катаболизме. Большое внимание уделено функциональной роли клеточных рецепторов в регуляции биохимических процессов, в том числе транспорта в клетку метаболитов, клеточной пролиферации, экспрессии генов, регуляции, биосинтеза белка по типу обратной связи . Перечисленные проблемы в качестве составной части входят в учебные планы университетов и медико-биологических факультетов медицинских институтов по биохимии и биофизике или самостоятельного курса — биохимия мембран. [c.5]

По прошествии более трех десятилетий со времени расшифровки структур миоглобина и гемоглобина рентгеноструктурный анализ все еще остается единственным прямым методом определения на атомном уровне пространственного строения белковых молекул, их комплексов и доменов. Полученные с его помощью данные по-прежнему служат незаменимой экспериментальной основой изучения структурно-функциональной организации молекул белков. В 1990-е годы этот метод, по-прежнему сохраняя высокий темп экстенсивного развития, позволил приступить к решению принципиально новых задач, представляющих первостепенный интерес для молекулярной биологии. Основная, если не единственная, причина наметившегося качественного роста возможностей кристаллографии белков связана с использованием вместо излучения рентгеновских трубок синхротронной радиации. [c.74]

Основная идея, заключающаяся в том, что один структурный ген отвечает одной полипептидной цепи, эквивалентной одному функциональному звену [74], требует уточнения. В настоящее время представляется нерациональным отождествлять полипептидную цепь с функциональной единицей. Начиная с 1969 г. [75], появилось большое число данных, указывающих [76], что основной единицей следует считать домен , а не полипептидную цепь и что все остальные категории следует сводить к этому базису. [c.59]

Более подробно в структурном и функциональном отношении у эукариот изучена группа белков, получивших название белков—активаторов транскрипции. Эти белки имеют специфические структурные домены для связывания с другими, но определенными регуляторными нуклеотидными последовательностями в молекуле ДНК. В частности, они содержат домен, специфически связывающийся с ДНК, и один или несколько доменов, необходимых для активирования или взаимодействия с другими регуляторными белками. Среди этих белков —активаторов транскрипции имеются белки, содержащие богатые глутамином домены (до 25%) и богатые пролином домены. Следует отметить, однако, что не- [c.539]

Доменная структура. В длинных полипептидных цепях зачастую образуется несколько компактных, относительно независимых областей — доменов. Домены представляют собой структурно и функционально обособленные области, соединенные друг с другом короткими участками полипептидной цепи. [c.66]

Представления о доменной организации молекулы репрессора были подтверждены с помощью биохимических методов. При обработке очищенного нативного репрессора протеолитическим ферментом трипсином N-концевые полипептиды отщепляются от тетрамерного кора . Оставшийся после этого кор-белок может связывать индуктор, но не способен связываться с ДНК. Таким образом, N-концевые участки полипептидных цепей (протяженностью около 50 аминокислотных остатков), вероятно, выступают за пределы относительно компактного тетрамерного кора и могут внедряться в бороздки двойной спирали ДНК, узнавать и прочно связываться с операторной последовательностью. Как мы убедимся в дальнейшем, такой способ структурно-функциональной организации характерен для многих белков, специфически узнающих определенные последовательности ДНК. [c.179]

У многих рецепторов полипептидных гормонов были идентифицированы аминокислотные последовательности этих двух доменов. Используя аналоги гормона, несущие замену той или иной специфической аминокислоты, можно изменить его связывание и биологическую активность. Рецепторы стероидных гормонов тоже обладают по крайней мере двумя функциональными доменами один связывает гормон, другой связывается со специфической областью ДНК. В настоящее время для изучения этих рецепторов применяют метод рекомбинантных ДНК как показывает структурный анализ, домены, связывающиеся с ДНК, в высокой степени гомологичны. В конечном итоге сущность рецептора определяется этой двойной функцией связывания и сопряжения, причем [c.151]

В гл. 1 и 2 обсуждались вопросы, связанные с функциональной ролью внутриклеточных доменов рецепторов различной специфичности и существованием у некоторых внутриклеточных доменов структурной и функциональной автономии. Появляясь [c.82]

Молекулу IgG расщепляют и многие другие ферменты. Так, кратковременное воздействие трипсином на обработанные кислотой F -фрагменты позволяет выделить Су2-домен для последующего структурно-функционального сопоставления его с другими субфрагментами молекулы IgG, в частности с pF . [c.110]

У некоторых хрящевых рыб, таких как скаты и акулы, обнаружены низкомолекулярные антитела без а-цепей (см. рис. 15.17), но эволюционная связь IgR с другими изотипами Н-цепей остается неясной. У амфибий, рептилий и птиц имеется состоящий из четырех константных доменов изотип тяжелых цепей, получивший обозначение IgY. Предположительно он является предшественником IgG и IgE млекопитающих, с которыми имеет структурное и функциональное сходство. У аксолотля IgY может быть и секреторным иммуноглобулином, так как в кишечнике он свя- [c.288]

Структурно-функциональная единица белка. Например, константный, или С-домен, иммуноглобулина — это участок белка, состоящий из константных областей Н- или L-цепей. Зародышевая линия [c.200]

Белок НА вируса гриппа весьма хорошо изучен как в структурном, так и в функциональном отношении. Это главный вирусный антиген, против которого направлены защитные антитела, и его вариабельность является основной движущей силой эволюции вируса, происходящей в ходе эпидемий. Некоторую информацию о структуре НА удалось получить с помощью прямого определения его аминокислотной последовательности. Однако полная первичная структура НА различных штаммов вируса гриппа А, а также некоторых штаммов вируса гриппа В была установлена только после применения методов молекулярного клонирования и быстрого секвенирования нуклеиновых кислот [41]. Полученные данные не только выявили степень родства между штаммами, но и были сопоставлены с расположением функциональных доменов и антигенных участков. Этому способствовало построение модели трехмерной структуры молекулы НА. НА — первый мембранный белок, чья структура была установлена методом рентгеноструктурного анализа. [c.455]

Структурные домены — геометрически обособленные образования. Поскольку описанные выше субобласти идентифицируются по наблюдаемым свойствам цепи (например, лигандприсоединяющая или ферментативная активность), они представляют собой функциональные домены ) [76]. По мере развития структурного анализа белка было показано, что функциональные домены состоят из одного или более структурных доменов . Структурные домены были обнаружены при изучении многих трехмерных белковых структур, в частности глутатионредуктазы (рис. 4.1). Это геометрически обособленные образования с молекулярной массой около 20 ООО. Почти все глобулярные белки можно подразделить на такие субобласти. По-видимому, большинство функциональных доменов с молекулярной массой свыше 20 ООО состоят из более чем одного структур- [c.60]

Было высказано предположение, что экзоны кодируют определенные автономные элементы укладки полипептидной. цепи, представляющие собой функциональные сегменты белковой молекулы, которые сортируются в процессе эволюции. Если процессы такой перетасовки генетического материала, механизмы которых не рассматриваются, идут по районам интронов, то структура экзонов не изменяется и, следовательно, не нарушаются функциональные свойства отдельных белковых доменов. Экзоны могут соответствовать участкам доменов или отдельным белковым доменам, т. е. тем участкам белковой молекулы, которые можно выделить как пространственно делимые структуры, обладающие определенной биологической функцией. Установление раз.меров экзонов во многих генах показало, что главный класс экзонов имеет раз.меры около 140 п. и., что соответствует 40—50 а. о. в молекуле белка. Большая часть белковых доменов, содержащих в среднем 100—130 а. о., складывается из нескольких элементов вторичной структуры ( су-первторичных структурных единиц), кодируемых отдельными экзонами. М-терминальный участок из нескольких гидрофобных аминокислот (сигнальный пептид) секреторных белков, как правило, также кодируется отдельным экзоном. [c.192]

На основе описанной выше программы распознавашия Ы-концевого домена гистонов Н1 и программы, распознающей область перехода Ы-концевого домена в центргшьный гидрофобный домен и построенной на основе предлагаемого нами подхода, была разработана программа способная выявлять комплексную детерминанту, состоящую из двух указанных структурно-функциональных детерминант. С помощью этой программы было проведено сканирование Банка Р1Н, целью которо1 о было установление специфичности указанной детерминанты для [c.256]

Мембранные домены могут поддерживаться клеткой и без межклеточных контактов. К примеру, сперматозоид животных - это отдельная клетка, состоящая из двух структурно и функционально различных частей - головки и хвоста, покрытых непрерывной плазматической мембраной. Нри исследовании клеток спермы методом иммунофлуоресцентной микроскопии с использованием различных антител к антигенам поверхности клетки обнаружили, что плазматическая мембрана состоит по крайней мере из трех различных доменов (рис. 6-37). В некоторых случаях антигены могут диффундировать внутри собственных обособленных доменов. Однако остается непонятным механизм того, каким образом поддерживается обособлеппость этих доменов. [c.376]

Существуют волокнообразующие белки двух функциональных типов преимущественно структурные (коллаген и эластин) и главным образом адгезивные (такие, как фибронектин и ламинин). Фибриллярные коллагены (типы I, II и III) представляют собой канатовидные трехспиральные молекулы, которые во внеклеточном пространстве агрегируют в длинные фибриллы, а те в свою очередь могут организовываться в разнообразные высокоупорядоченные структуры. Молекулы коллагена типа IV организуются в пластоподобные сети, составляющие основу всех базальных мембран. Молекулы эластина благодаря многочисленным поперечным сшивкам образуют сеть волокон и слоев, которые могут растягиваться и вновь сокращаться, придавая матриксу упругость. Фибронектин и ламинин служат примерами крупных адгезивных гликопротеинов матрикса фибронектин очень широко распространен в соединительных тканях, а ламинин содержится главным образом в базальной мембране. Благодаря своим множественным прикрепительным доменам такие белки способствуют клеточной адгезии и участвуют в организующем влиянии внеклеточного матрикса на клетки. Многие из этих адгезивных гликопротеипов содержат общую трипептидпую последовательность (КОВ), которая составляет часть структуры, узнаваемой интегринами - членами суперсемейства гомологичных трансмембранных рецепторов для компонентов матрикса. [c.513]

Все молекулы иммуноглобулинов состоят из двух идентичных легких (L) цепей (мол. масса 23 ООО) и двух идентичных тяжелых (Н) цепей (мол. масса 53000—75000), образующих тетрамер (LjHj) при помощи дисульфидных связей (рис. 55.3). Каждая цепь может быть условно разделена на специфические домены или области, имеющие определенное структурное и функциональное значение. Половиргу легкой цепи, включающую карбоксильный конец, называют константной областью ( J, а N-концевую половину легкой цепи —вариабельной областью (V,). Примерно четвертую часть тяжелой цепи, включающую N-конец, относят к вариабельной области Н-цепи (V ), остальные 3/4 ее длины—это константные области (Сц1, С 2, 3). Участок иммуноглобулина, связывающийся со специфическим антигеном, формируется N-концевыми вариабельными областями легких и тяжелых цепей, т.е. V,, и V -доменами. Эти домены не являются просто линейными последовательностями аминокислот, они формируют глобулярные образования с вторичной и третичной структурой, обеспечивающие эффективное связывание со специфическими антигенами. Как показано на рис. 55.3, при ферментативном расщеплении молекулы иммуноглобулина папаином обра- [c.321]

Структура внеклеточного фрагмента рецептора D4, содержащего домены 3 и 4. Ранее полагали, что пространственное строение молекул рецепторов D4 и D8 близко, а поэтому их взаимодействия с молекулами МНС классов I и II должны оказывать одинаковое воздействие на активацию и развитие Т-лимфоцитов [296]. Однако кристаллографические исследования D4 [297-300] и DS [293] показали, что трехмерные структуры этих белков, во всяком случае во внеклеточной области, существенно отличаются друг от друга. Главные различия касаются следующих двух моментов. Во-первых, N-концевой Ig-V-подобный домен D4 функционирует в мономерном состоянии, а N-концевой домен DS образует Р -подобный гомодимер (рис. 1.10). Во-вторых, структура D4 во внеклеточной области состоит из четырех, в значительной мере автономных доменов, а DS - только из одного домена, который соединен с трансмембранной частью рецептора практически ненаблюдаемым в дифракционной картине и, по-видимому, лабильным участком из 48 аминокислотных остатков. Единственная структурная особенность, присущая как D4, так и DS, и отсутствующая в иммуноглобулиновых вариабельных доменах, заключается в большей на 6 аминокислотных остатков длине петли DR2 (рис. 1.11). Функциональное значение такого локального изменения последовательности остается неясным. Остановимся более подробно на пространственном строении рецептора D4. [c.72]

Даже в организованных доменах могут быть выявлены труктурные дефекты нескольких типов разрывы, дислокации, субструктурные фазы. И хотя строгое функциональное и структурное значение указанных дефектов в мембране не опредепено, есть основания считать, что они служат своеобразным1 анала-ми, в которых осуществляется быстрая диффузия веществ. Образование дезорганизованных участков в плоскости бислоя может быть вызвано такими экстремальными причинами, как омп ессия, натяже 1е, скачок темпер у ы, а же деформа-ия и и менение т графии п вер ти. [c.18]

Остановлюсь на ряде высказанных в разное время гипотез. Прежде всего возникла идея, что сплайсинг с его способностью объединять разъединенные отрезки ДНК в один ген может играть важнейшую роль в эволюции, в частности в объединении разных генов в один и, следовательно, разных полипептидных цепей в одну. Тем самым сравнительно легко могут возникать новые гены. Эти представления находят подтверждение при сравнении экзон-интронной структуры некоторых генов и так называемой доменной структуры соответствующих им белков. Ряд белков состоит из нескольких доменов, т. е. блоков, разделенных структурно и функционально. Классическим примером является фермент ДНК-полимераза I. Хотя она и представлена одной непрерывной полипептидной цепочкой, но состоит фактически из двух разных ферментов собственно ДНК-полимеразы (синтезирующей ДНК) и эк-зонуклеазы (разрушающей ДНК с конца). Эти два домена образуют две независимые компактные частицы, связанные между собою коротким полипептидным мостиком. Послед- [c.48]

К таким белкам относятся НАД-зависимые дегидрогеназы. Было показано, что они состоят из двух функциональных и структурных частей — доменов. Один домен выполняет функцию связывания коэнзима (НАД), а второй несет каталитический центр связывания субстрата, а также центры взаимодействия субъединиц. Третичная структура той части полипептидной цепи, которая выполняет функцию связывания динуклеотидного кофермента, в остальной части молекулы у разных дегидрогеназ совершенно различна. Сходство третичной структуры НАД-связывающего домена у четырех различных дегидрогеназ позволило предположить, что предковые гены современных дегидрогеназ возникли в результате слияния дупликатных копий гена, контролирующего белок, связывающий динуклеотид с другими генами. [c.492]

Например, ДНК-полимеразу 1 Е. oli таким образом можно расщепить на малый аминотерминальный фрагмент (35 ООО Д) с 5 —З -экзонуклеазной активностью и на большой фрагмент (76 ООО Д), обладающий полимеразной и У—5 -экзонуклеазной активностью. Все эти данные свидетельствуют о функциональной и структурной самостоятельности доменов. Возможно домены — основные единицы эволюционных преобразований белков. Объединение и разделение доменов и соответствующих им до-генов , как образно назвал Т. Р. Сойдла участки ДНК, кодирующие самостоятельные домены, происходили в эволюции неоднократно. Одни и те же функциональные центры находятся в разных сочетаниях, т. е. в одной и той же или разных полипептидных цепях у разных видов. [c.493]

В качестве простейшего случая структурного подобия можно взять две (или большее число) молекулы белка с довольно сходными структурами и близкими функциями. Однако особый интерес представляет сравнение таких белков, которые явно сходны либо только в структурном, либо только в функциональном отношении. Сравнение целого ряда белков, связывающих нуклеотиды, дает замечательный пример этого. Два упомянутых выше домена, связывающие NAD в лактатдегидрогеназе, были обнаружены также в растворимой малатдегидрогеназе, в глицеральдегид-З-фосфатдегидрогеназе и в алькогольде-гидрогеназе печени. На рис. 2.39 приведено схематическое изображение вторичной структуры этих областей. В перечисленных выше четырех белках не отмечается какой-либо значительной гомологии в первичных структурах. Более того, положения динуклеотид-связывающих доменов в первичной структуре совершенно различны. В трех белках этот домен располагается в области первых 150 остатков с N-конца, тогда как в алкогольдеги- [c.119]

Действительно, под действием бифункциональных агентов удается сшить различные функциональные и структурные домены фермента дополнительно через остатки лизина (лиз-352 на А-фрагменте и лиз-514, участвующий в связывании АТФ и локализованный на Л-фрагменте). После триптического расщепления АТФазы возникали фрагменты с молекулярными массами 22 и 88кД (D. С. Ross, D. В. M lntosh, 1987). При таком точечном воздействии на фермент его каталитическая активность полностью блокировалась. На основании этих данных можно заключить, что функционально важные аминокислотные остатки, расположенные на различных доменах, прост- [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология