Сравнения укладки цепи

Укладка цепи выявляет отдаленные эволюционные родственные связи. В предыдущих разделах упоминалось о том, что в процессе эволюции характер свертывания полипептидной цепи в пространстве сохраняется значительно лучше, чем ее аминокислотный состав. Поэтому тип свертывания цепи позволяет устанавливать такие отдаленные родственные связи, которые уже не проявляются в аминокислотных последовательностях. Для этого необходимо количественное описание способов свертывания цепей и сравнений укладки цепей. [c.238]

Сравнения укладки цепи должны учитывать вставки и делеции. [c.239]

Третичные структуры больщинства белков организованы в плотно упакованные глобулы или в несколько глобулярных доменов. В таких свернутых структурах неполярные боковые группы стремятся оказаться внутри молекулы, а боковые группы полярных остатков — снаружи. Между аминокислотными остатками, а также между остатками и растворителем, по-видимому, образуется обширная сеть водородных связей. Сравнение укладки цепи в различных белках дает возможность глубже проникнуть в их структуру. Семейства белков со сходными или почти тождественными структурами встречаются довольно часто, но особенно удивительно сходство типов организации /3-слоев и а-спиралей в белках с соверщенно различными функциями. [c.146]

Стандартную значимость для сравнения типов свертывания цепей пока определить нельзя. При сравнении свертывания цепей можно использовать среднеквадратичное Сс -расстояние таким же образом, как использовалась сумма М, введенная для сравнений аминокислотных последовательностей. Однако если кумулятивная вероятность для М могла быть рассчитана путем сравнения со случайными аминокислотными последовательностями (рис. 9.5, а), то в случае свертывания цепей ситуация более сложна, поскольку случайные укладки цепи неизвестны. Поэтому пока еще невозможно уста- [c.238]

При сравнении пространственной структуры различных белков выяснилось, что, хотя конформация каждого белка уникальна, несколько способов укладки цепи постоянно повторяются в отдельных частях макромолекул. Особенно часто встречаются два способа укладки, поскольку они обусловлены регулярным образованием водородных связей между самими пептидными группами, а не уникальными взаимодействиями боковых цепей. Оба способа были правильно предсказаны [c.139]

Явления кристаллизации каучука при сильном растяжении и охлаждении представляют большой интерес, так как они наглядно характеризуют особенности высокополимеров по сравнению с низкомолекулярными веществами. Кристаллизация низкомолекулярных веществ происходит путем правильной укладки молекул в трехмерную решетку, имеющую правильные периоды повторяемости по всем трем направлениям. В высокомолекулярных веществах укладываются лишь отдельные участки цепей. Для полной кристаллизации полимера потребовалось бы такое выпрямление цепей, которое статистически мало вероятно [c.231]

Сравнение точек плавления различных полимеров показывает, что вклад негибкости цепей в энергетику процесса кристаллизации может оказаться более важным фактором, чем межмолекулярные взаимодействия. В связи с этим Флори указывает на то, что у производных целлюлозы высокая температура плавления сопровождается низкими значениями теплот плавления. Следует ожидать, что вклад второй стадии в скрытую теплоту плавления (кристаллизации) должен быть решающим. Следовательно, в стимулировании кристаллизации эфиров целлюлозы наибольшее значение имеет самопроизвольная или идущая с очень небольшим приростом энергии первая стадия — параллельная укладка жестких макромолекул. [c.108]

Измерения кинетики свертывания белка в интервале 13—38° позволили обнаружить протекание у него двух процессов, отличающихся друг от друга кинетически и физически. Один из них, более быстрый, не подвержен в исследованной области заметному влиянию температуры, а другой, напротив, существенно зависит от нее. Первый процесс, происходящий в начале свертывания, авторы связывают с образованием зародышевых структурных форм, а следующий за ними процесс — с образованием гидрофобных областей и укладкой белковой цепи в компактную глобулярную форму. Меньшая скорость второго процесса обусловлена большей высотой энтропийного барьера по сравнению с барьером на начальном этапе структурирования цепи. [c.355]

Т. Крейтон, сравнивая изученный им механизм свертывания белковой цепи БПТИ с имеющимися данными по денатурации Других белков, полагает, что трипсиновый ингибитор не является в этом отношении уникальным объектом [59]. Специфика его ренатурации не носит принципиального характера и легко объясняется малыми размерами молекулы, которые делают укладку полипептидной цепи более быстрой и прямолинейной по сравнению со сборкой пространственных структур высокомолекулярных белков. Он полагае - что упаковка и развертка природной полимерной аминокислотной последовательности описывается следующей кинетической формулой, общей для всех белков [c.381]

В этой главе мы обсудим некоторые основные характеристики кинетических систем. Многие представления и уравнения, изложенные здесь, используются и в других главах этой книги. Например, в гл. 21, где обсуждаются механизмы укладки полипептидных цепей молекул белка, кинетические аспекты имеют большое значение. В дальнейшем обсуждении большая часть материала будет относиться к ферментативным реакциям, которые с кинетической точки зрения исследованы более подробно по сравнению с любым другим классом биохимических систем. В качестве конкретного примера того, каким образом объединение кинетического и других подходов приводит к пониманию молекулярных основ взаимодействия лигандов с макромолекулами, обсуждается рибонуклеаза А как наиболее детально исследованный белок. [c.41]

Характер укладки полипептидной цепи химотрипсиногена и химотрипсина очень сходен. Сравнение структуры этих белков показывает, что при активации происходит лишь несколько важных перемещений некоторых участков цепи. Наиболее неожиданным оказалось то обстоятельство, что при превращении зимогена в активный фермент положение Ser 195, His 57 и Asp 102 фактически не меняется [22]. Это согласуется с данными о том, что Ser 195 зимогена обладает повышенной реакционной способностью, однако он значительно медленнее, чем Ser 195 активного фермента, реагирует с ДФФ или с цианатом. [c.42]

Средние Са -расстояния служат обычным критерием подобия укладки цепей. Тип свертывания цепи хорошо описывается координатами С -атомов. Поэтому укладку цепей можно сравнить путем наложения двух цепей с помощью минимизации расстояний между соответствующими С -атомами [600]. Среднеквадратичное или обычное среднее значение полученных расстояний между соответствующими Сс -атомами можно принять за показатель подобия при сравнении. Такой показатель (среднеквадратичное Сс -расстояние) в настоящее время является общепринятым. Его применяют, например, для проверки результатов моделирования свертывания цепн (разд. 8.6). Были также предложены и использованы для сравнения свертывания цепей [601] и более сложные показатели подобия, основывающиеся на расстояниях С , однако эти показатели не получили большого распространения. [c.238]

Рисунок 1, а представляет собой рентгенограмму полиэтиленовой пленки с привитым на пей слоем поливинилиденхлорида. Рентгенограмма отчетливо обнаруживает две системы рефлексов, относящиеся как к полиэтилену, так и к поливинилиденхлориду, причем, судя по характеру этих рефлексов, степень ориентации как подложки, так и привитого слоя одинаковы. Рентгенограмма, представленная на рис. 1, б, относится к полипропиленовому волокну с привитым на нем ноливипилиденхлоридом. Поскольку полипропилен дает волокно с более высокой степенью ориентации по сравнению с полиэтиленом, то и поливинилиденхлорид получается здесь более ориентированным. Отчетливо видно, что рентгенограмма отвечает двухкомпонентному комбинированному волокну, состоящему как бы из двух независимых высокоориентированных и высококристаллических волокон. Здесь предельно четко видно ориентирующее влияние волокна-нодложки па рост привитого слоя. По-видимому, при такой эпи-таксической полимеризации осуществляется наиболее плотная укладка цепей привитого полимера и цепей подложки. [c.133]

Говоря о первичной структуре нуклеиновых кислот, мы не могли обойтись без использования моделей вторичной структуры как способа изображения укладки цепи или сравнения последовательностей. Обычно при расшифровке последовательностей новых одноцепочечных молекул результаты представляют в виде некоторой эстетически привлекатель- [c.167]

Твердые молекулярные соединения очень разнообразны и многочисленны. Но по обилию и сложности форм они не идут ни в какое сравнение с атомными и атомно-молекулярными твердыми соединениями. Это связано с тем, что при отвердевании последних межмолекулярное взаимодействие отступает на задний план, и направление этого процесса всецело определяется действием направленных межатомных связей. Соединение ковалентными связями протяженных структурных единиц, обрывков цепей, сеток, фрагментов каркаса, принимающих самую причудливую форму и любые положения, исключает их плотную укладку вместо кристаллизации обычно идет неупорядоченное структурообразование, в частности, при высокой температуре в расплаве — стеклообразование, при низкой температуре в растворе — гелеообразование. Заметим, что плавление и отвердевание стекла или смолы — химический процесс, так же как и образование геля в результате полимеризации или поликонденсации. Ведь и в том, и другом случае разрываются и вновь образуются межатомные химические связи. Для атомных твердых соединений характерно образование различных рядов. Классификацию соединений этого типа мы рассмотрим отдельно (см. гл. XIII). [c.18]

Лактальбумин [517, 528] и лизоцим [518, 529—531] представляют классический пример двух белков с аналогичными последовательностями, но различными функциями и различными частотами фиксации мутаций. Предположение о структурном подобии обоих белков было впервые выдвинуто в 1958 г. и подтверждено спустя 10 лет [523, 533] путем сравнения аминокислотных последовательностей. Некоторые важные для сопоставления свойства обоих белков приведены в табл. 9.3. Трехмерную структуру бычьего лактальбумина определили, основываясь на структуре лизоцима белка куриного яйца, путем построения Л10дели [534] и последующей минимизации энергии [501, 535]. Эта процедура предполагает идентичность укладки обеих цепей, что представляется достаточно обоснованным, если учесть большое сходство аминокислотных последовательностей обоих белков (табл. 9.3). Этот пример показывает также, каким образом можно использовать данные по одному белку для структурного анализа отдаленно родственных гомологичных белков. [c.215]

Если установлено, что молекулы данного полисахарида в растворе имеют частично или полностью упорядоченную конформацию, то следующим шагом является возможно более детальное определение их геометрии. Все имеющиеся в настоящее время подходы к решению этой проблемы основаны на сравнении с базисными конформациями, определенными рентгеноструктурным анализом в твердом состоянии. Сравнение некоторых основных особенностей конформаций молекул может быть сделано на основании анализа стехиометрии при переходе порядок — беспорядок так, можно выяснить, из скольких тяжей составлена упорядоченная коиформа-Ция молекулы. Так, изучение концентрационной зависимости указанного перехода показало, что ксантан упорядочен внутримолекулярно [19], тогда как 1-каррагинан образует упорядоченный димер [29], что и ожидалось для обоих случаев по аналогии с твердым состоянием. Для полиглюкуроната стехиометрия связывания ионов кальция, как было показано, может соответствовать только двухтяжевой укладке его молекулы [30]. Такая двухтяжевая ассоциация полисахаридных цепей в нескольких независимых областях связывания может приводить к возникновению незавершенной трехмерной сетчатой структуры, т. е. к гелеобразованию введение в Молекулу полисахарида короткоцепных сегментов, имеющих только одну область связывания, может подавить процесс образования сетчатой структуры за счет конкурентного ингибирования ассоциа-Дии цепей. Такое явление может быть использовано для получения Данных, подтверждающих двухтяжевый характер ассоциата, как о было сделано для 1-каррагинана и полигулуроната [31]. [c.295]

При сравнении молекул дигидрофолат-редуктазы из различных источников сразу же обращает на себя внимание очень близкое сходство их общей формы и укладки пептидных цепей. Ясно, что за миллионы лет эволюции структура фермента почти не претерпела изменений, несмотря даже на то, что неизменными во всех ферментах сохраняются только 25% аминокислотных последовательностей. (Однако в ферментах теплокровных последовательности совпадают на 80%.) [c.175]

Сульфгидрильная функциональная группа белков играет, как известно, важную роль в механизмах функционирования определенных ферментов. Поскольку большинство этих ферментов содержит несколько 5Н-групп, идентифицировать именно ту сульфгидрильную группу, которая непосредственно осуществляет каталитическую функцию, и определить ее место в аминокислотной цепи — довольно трудная задача. В некоторых благоприятных случаях каталитически активная 5Н-группа оказывается также наиболее химически активной, что может быть обусловлено ее незащищенным положением в третичной структуре фермента или ее окружением. Добавление одного эквивалента реагента на 5Н-группу, меченного радиоактивным изотопом, должно привести к тому, что помстится интересующая нас ЗН-группа. Однако 5Н-группа в активном центре может обладать такой же или меньшей реакционной способностью по сравнению с другими 5Н-групнами, и ее удается пометить лишь при помощи какого-нибудь остроумного метода. Если 5Н-груп-па, непосредственно участвующая в каталитическом акте, защищена субстратом от алкилирующих агентов, то после предварительного алкилирования всех остальных 5Н-групп в присутствии субстрата и последующего удаления избытка немеченого алкилирующего агента и субстрата ее можно пометить алкилирующим соединением, содержащим радиоактивную алки-лирующую группу. Этот прием используют только с нативным ферментом, поскольку добавление денатурирующего агента приводит к изменению укладки полипептидной цепи и нарушению специфической конформации активного центра, в результате чего субстрат не в состоянии защитить каталитически активную 5Н-группу, Алкилирующими агентами, удобными для проведения такого рода экспериментов, оказал ись С-иодацетамид и [c.479]

Многие из уже упоминавшихся полимеров, рассмотренных в качестве примеров, являются сополимерами. Однако с диэлектрической точки зрения эффект разбавления мезогенных звеньев полисилоксановой цепи звеньями, содержащими только метильный заместитель не представляет особого интереса. Хотя свойства сополимеров оказываются полезными при создании систем термооптической памяти [56, 57], мы придерживаемся иной точки зрения на то, какие свойства ЖК сополимеров представляют практический интерес. Так, введение в цепь мономерных звеньев немезогенной природы, содержащих электроактивные группы, обеспечивает появление дихроизма и оптической нелинейности без фазового расслоения, которое обычно наблюдается в системах типа гость — хозяин . Однако немезогенные заместители не только разбавляют мезогенные группы, но могут служить препятствием ориентационной укладке этих групп. Так, цианопропильная группировка в полимере СНЗ/39 (табл. 7.1) подавляет мезоморфные свойства, понижая точку просветления на 100 °С по сравнению с такими полимерами, как ОЫЗ/15 и ОЫЗ/40, и способствуя ее переходу в область ниже Тс = —23 °С. [c.286]

Кинетические аспекты. Трудно представить, что белки могут принимать нативную физиологически активную конформацию, сворачиваясь случайным образом по принципу "проб и ошибок". Даже в условиях in vitro самопроизвольная сборка трехмерной структуры белка, не содержащего дисульфидных мостиков, происходит настолько быстро, что дает основание допустить во много раз большую скорость этого же процесса в условиях in vivo по сравнению со скоростью рибосомального матричного синтеза аминокислотной последовательности. Создание за считанные секунды из развернутой полипептидной цепи трехмерной структуры макромолекулы возможно только при высокой степени кооперативности процесса. Естественно было ожидать, что кинетика этого процесса будет соответствовать такому механизму ренатурации белка, при котором происходящие на каждом участке последовательности события увеличивают вероятность и, следовательно, скорость последующей укладки всех отдельных участков цепи в направлении правильной нативной конформации. Данному условию удовлетворяет самый простой механизм самоорганизации белков, включающий единственный переход между двумя состояниями (N D). Согласно теории этого процесса, которая только что была рассмотрена, никакие другие состояния белковой цепи, кроме N и D, не присутствуют в экспериментально обнаруживаемых количествах в течение всего времени прямой (N -> D) и обратной (N D) реакций. Если развертывание и свертывание белковой цепи действительно следуют двухстадийному процессу, то изучение кинетики и выяснение деталей конкретного механизма денатурации и ренатурации сталкивается с особенно серьезными трудностями. Они вызваны большими скоростями реакции и малыми концентрациями промежуточных состояний, а это требует быстрореагирующей и высокочувствительной экспериментальной техники. Наиболее часто используются спектральные методы (ЯМР, КД, УФ), ферментативный гидролиз, иммунологические методы. Для быстрой остановки процесса применяются методы стоп-флоу. [c.352]

При изучении свертывания рибонуклеазы большой интерес вызвал факт более быстрой реставрации дисульфидных связей по сравнению с восстановлением ферментативной активности белка. Он был обнаружен Анфинсеном и соавт. [79] в 1961 г. при окислении денатурированной рибонуклеазы кислородом воздуха и объяснен образованием неправильных S-S-связей, которые со временем перераспределяются в правильные, что и лимитирует скорость укладки нативной конформации. Этому объяснению, однако, противоречило более позднее наблюдение того же Анфинсена за скоростью восстановления активности белка, которая оказалась обратно пропорциональной его концентрации [80]. Тогда было предположено образование денатурированными цепями рибонуклеазы межмолекулярных дисульфидных связей, которые со временем разрываются и переходят в правильные внутримолекулярные связи. Очевидно, что чем больше концентрация денатурированного белка, тем вероятнее ассоциация их молекул посредством S-S-связей и медленнее восстановление активности. Процесс окисления восстановленной рибонуклеазы кислородом воздуха оказался, таким образом, отягощенным побочными явлениями, не имеющими прямого отношения к механизму молекулярной реоксидации. [c.374]