Трудности при определении структуры белка

Трудности при определении структуры белка [c.17]

Биохимический полиморфизм, видимо, намного значительнее, чем предполагалось несколько лет назад. В первой части подчеркивались технические трудности при электрофоретическом определении изменчивости, которые, по существу, являются отражением степени выявленной генетической изменчивости. Реальная оценка этого разнообразия возможна при сопоставлении данных электрофореза с данными о первичных структурах белков. [c.61]

Как отмечалось выше, для некоторых аминокислотных остатков может наблюдаться пост-трансляционная модификация. В некоторых случаях это не вызывает особых трудностей действительно, если один или два остатка модифицированы, их положение (я) среди соседних остатков последовательности можно легко определить. В других случаях пост-трансляционная модификация может создавать трудности при определении первичной структуры белков. Самым обычным примером является окисление двух остатков цистеина, приводящее к цистеиновому остатку, который содержит [c.258]

Определение первичной структуры нуклеиновой кислоты представляет несравненно большие трудности, чем определение первичной структуры белка. Первичная структура нуклеиновой кислоты состоит в последовательности азотистых оснований. До сих пор не расшифрованы последовательности нуклеотидов в ДНК. Напротив, достигнуты крупные успехи в расшифровке первичной структуры сравнительно коротких цепей транспорт-РНК (см. ниже ГЛ- 9). [c.88]

Таким образом, полипептидная цепь содержит, кроме двух концевых групп NHg и СООН, некоторое число кислых и основных групп, принадлежащих боковым аминокислотным остаткам. Группы NHg могут быть определены методом ван Слайка, а группы СООН — электрометрическим титрованием. Однако эти определения, особенно важные для установления структуры белков, наталкиваются иногда на значительные экспериментальные трудности. [c.425]

Монокристаллы могут быть приготовлены и в случае очень крупных молекул, например глобулярных белков. Однако при исследовании кристаллов белков возникают дополнительные трудности, связанные с тем, что кристаллы почти наполовину состоят из растворителя и разрушаются при подсушивании. Нередко такие кристаллы разрушаются из-за длительного воздействия рентгеновских лучей. Кроме того, в отличие от более простых соединений прн расшифровке структуры белков приходится измерять интенсивности и определять положение огромного числа дифракционных пятен. Дополнительная трудность, связанная с фазовой проблемой [4], состоит в том, что, помимо кристаллов чистого белка, необходимо исследовать также кристаллы его специфических производных, получаемых введением в молекулы белка тяжелых атомов. Эти трудности столь велики, что для белков нереально было бы пытаться определить расстояние между атомами с точностью до 0,01 А, т. е. с той точностью, которая достигается прн рентгеноструктурных исследованиях совершенных кристаллов малых молекул. Вместо этого очень часто целью исследований становится определение расположения полипептидного остова в молекуле белка и локализация по возможности большего числа боковых групп. Для этого используется метод, который состоит в определении на основе рентгеновских данных положения ос-углеродных атомов всей [c.490]

В двух предыдущих главах было показано, как функционирует ансамбль клеточных белков, делая клетку тем, что она есть, —машиной, построенной из высокоспецифичных структурных компонентов и ферментов, осуществляющих сложную сеть метаболических реакций. Теперь можно снова подойти к основной проблеме самовоспроизведения клетки, поставив вопрос по-новому каким образом за время генерации происходит удвоение всего аппарата белков клетки, так что каждая из двух дочерних клеток, образующихся при делении родительской клетки, оказывается наделенной своим собственным полным набором ферментов В предыдущей главе был сформулирован основной закон, согласно которому первичная структура полностью определяет вторичную, третичную и четвертичную структуру белка. Исходя из этого закона, вопрос о самовоспроизведении клетки можно свести к следующему вопросу каким образом двадцать аминокислот собираются в определенную последовательность, составляющую первичную структуру любого из одной-двух тысяч различных молекул ферментов Сами аминокислотные строительные блоки синтезируются, конечно, в ходе метаболических путей, примеры которых мы рассматривали в гл. П1. Нетрудно представить, что реакция дегидрирования, благодаря которой аминокислоты соединяются пептидными связями в полипептидные цепи, катализируется одним или несколькими специфическими ферментами клетки. Однако при попытках понять, каким образом на каждой стадии процесса сборки определенной полипептидной цепи из двадцати доступных аминокислот выбирается одна и только одна аминокислота, мы сразу же сталкиваемся с трудностями. [c.112]

Не представляли всей сложности выбранного ими пути Перутц и Кендрью, первые определившие структуру белков на атомно-молеку-л рном уровне. М. Перутц в. 1970 г. подчеркивал, что он поначалу и не думал о решении проблемы полной структуры, а Дж. Кендрью полушутя утверждал, что для него первоначальное невежество в области методики оказалось благом, поскольку оно не позволило ему осознать все трудности. Столь же откровенные и, безусловно, правдивые слова, по-видимому, могли бы сказать многие ученые, добившиеся выдающихся результатов. Часто одна из граней таланта исследователя проявляется не столько в четком представлении всей сложности изучаемого им явления и строгой оценке возникающих при этом трудностей, сколько в своевременности постановки проблемы, умении распределить трудности в определенном порядке и преодолении их не одновременно, а последовательно, зная, конечно, с чего нужно начать. [c.39]

Наиболее выпукло способность к узнаванию выражена у белков иммунной системы — уже упоминавшихся в 1.4 иммуноглобулинов, или антител. Иммуноглобулины определенной специфичности начинают активно вырабатываться организмом в ответ на появление чужеродного антигена и обладают способностью избирательно связывать именно этот антиген. Если в роли антигена выступает большая молекула, например молекула белка, то антитело опознает не всю молекулу, а некоторый ее участок, называемый антигенной детерминантой. Белковые молекулы обычно имеют серию антигенных детерминант, и уже по этой причине в ответ на появление в организме чужеродного белка вырабатывается целый набор антител, направленных на разные детерминанты. Более того, к каждой детерминанте вырабатывается, как правило, несколько различных иммуноглобулинов. Поэтому даже иммуноглобулины, специфичные к одному определенному антигену, представляют собой не индивидуальные белки, а смесь большого числа сходным образом построенных молекул. А так как организм непрерывно встречается с разнообразными антигенами, то фракция иммуноглобулинов сыворотки крови представляет собой смесь огромного числа различных антител, причем содержание каждого из них, как правило, очень мало. Трудность выделения индивидуальных иммуноглобулинов долгое время была препятствием для их биохимического исследования, в том числе для установления их первичной структуры. [c.38]

Белки состоят из длинных цепей остатков аминокислот, соединенных между собой пептидными связями (—СО—ЫН—). Каждый белок, каждая цепь обладают определенной конформацией, т. е. они свернуты специфически, что обусловливает их трехмерную (пространственную) структуру. Конформация белка в значительной мере определяет его химические, физико-химиче-ские и биологические свойства. Если ее нарушить, то это приводит к изменению и даже утрате некоторых свойств нативного протеина. Изменившийся продукт обычно называют денатурированным белком. Термин нативный не всегда означает, что состояние очищенного протеина идентично тому, в котором он находится в живой клетке. Даже при самом осторожном выделении неизбежно происходит разрыв слабых связей, которые в клетке соединяют молекулу белка с молекулами иных типов. Высоко-очищенные белки могут далеко не полностью соответствовать тем, которые действуют в организме. Несмотря на все трудности, связанные с выделением белков, сейчас вполне возможно получение их (даже в кристаллическом состоянии) с полным сохранением той ферментной, гормонной или иной активности, которая [c.22]

Определение величины и пространственной геометрии белковой молекулы является более трудной задачей, чем установление ее первичной структуры. Причины трудностей заключены как в несовершенстве применяемых для этих целей физико-химических методов, так и в высокой лабильности выделенных белков и их склонности к денатурации даже при самых оптимальных условиях выделения и хранения. [c.127]

Подводя итоги, отметим, что центральная догма молекулярной биологии, сформулированная Криком, позволяет четко определить структуру взаимоотношений между информационными макромолекулами в биологических системах. Наследственная информация, закодированная в ДНК, передается молекулам РНК и затем через стадию трансляции выражается в структуре белковых молекул. В определенных условиях, например при инфекции некоторыми вирусами, этот общий для всех клеток путь переноса информации может несколько видоизмениться. Так, при вирусной инфекции информация может передаваться от молекул родительской РНК к дочерним молекулам РНК или от молекул РНК к ДНК. Наследственная информация, закодированная в нуклеотидной последовательности, переводится в аминокислотные последовательности белков. По всей вероятности, этот этап переноса информации, включающий стадию трансляции, не является обратимым. Белковые молекулы представляют своего рода ловушку в потоке генетической информации. Эволюционное развитие этой системы должно было завершиться на заре истории возникновения жизни на Земле. Вопрос о том, как конкретно могла протекать эта эволюция, дает прекрасную почву для различного рода теорий и гипотез. К сожалению, проверка какой-либо из таких гипотез сопряжена с необычайными трудностями. [c.62]

Используя лиганды, меченные радиоактивными атомами, флуоресцентными красителями или электроноплотными частицами (типа коллоидного золота), можно изучать распределение рецепторов на поверхности клетки. Было показано, что число рецепторов для конкретного лиганда может варьировать в пределах от 500 до более чем 100000 на клетку и что они либо располагаются на мембране случайным образом, либо сосредоточены в определенных ее участках. Подобно другим мембранным белкам, рецепторы клеточной иоверхности с трудом поддаются вьщелению в чистом виде и изучению, особенно в связи с тем, что они составляют менее 0,1% обшей массы белка плазматической мембраны. Методы клонирования носледовательностей ДПК, кодирующих поверхностные рецепторы, и здесь позволили преодолеть многие трудности и в корне изменили наши представления о структуре и функциях рецепторов. [c.353]

Рассмотренный подход имеет по меньщей мере два слабых места. КД а-спиралей и 13-участков является функцией их длины. Модельные соединения, используемые для получения базисных спектров, представляют собой гомополимерные структуры гораздо больщих размеров, чем длина типичных участков в глобулярных белках. В принципе эту трудность можно преодолеть, если ввести необходимое число дополнительных параметров. Однако недостаточная точность экспериментальных данных во многих случаях делает подобную процедуру неоправданной. Другой проблемой является то, что третичная структура типичного глобулярного белка представляет собой совокупность достаточно тесно упакованных участков с определенной вторичной структурой. Хотя вклад в КД от взаимодействий между хромофорами спадает как квадрат расстояния между ними, должен существовать определенный вклад от взаимодействия и между участками с разной вторичной структурой эти взаимодействия нельзя адекватно смоделировать, рассматривая протяженные гомополимеры. [c.79]

Определение последовательности аминокислотных остатков в пептидах (Ледерер М. М. Шемякин и Н. С. Вульфсон). Благодаря широкому применению автоматических аминокислотных анализаторов определение аминокислотного состава пептидов не представляет в настоящее время значительных трудностей. Однако один из важнейших вопросов установления первичной структуры белков и пептидов — определение последовательности аминокислотных остатков в цепи продолжает оставаться весьма трудоемким и сложным. Недавно было установлено, что при масс-спектрометрировании эфиров Н-ацилированных олигопептидов в качестве первого акта фрагментации молекулярного иона происходит элиминация алкоксильной грушты и возникает линейный ион, у которого положительный заряд локализован на С-конце, а N кoнeд защищен ацильным остатком. Дальнейший распад этого иона заключается в последовательной элиминации аминокислотных остатков с перемещением положительного заряда вдоль цепи. Например, фрагментация [c.591]

Для определения вторичной структуры белков используются в основном оптические методы. Конечно, более надежным является рентгеноструктурный метод, однако его применение сопряжено с определенными трудностями и требует значительного времени. Такие оптические методы, как дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм, являются более простыми и, что весьма важно, позволяют определять изменений вторичной структуры белка в растворах. При помощи дисперсии оптического вращения можно получить информацию о степени спирализации белковой макромолекулы. Несмотря на то что метод является приближенным, достаточно отчетливо просматриваются переходы типа спираль—клубок. Что касается метода кругового дихроизма, то его спектр определяется набором углов ф и у, свойственных тому или иному типу вторичной структуры. Оба метода можно расценивать как скриннинго-вые, и для полной идентификации вторичной структуры их надо комбинировать с рентгеноструктурным анализом белков. [c.43]

Применение вычислительных методов длительное время также не давало существенно лучших результатов даже и после установления того фундаментального факта, что процессы формирования белков являются обратимыми. Постулат о том, что собственно последовательность аминокислот в белке лежит в основе определения его пространственной структуры, а результирующая конформация белка в целом должна соответствовать минимуму свободной потенциальной энергии, не облегчил в заметной мере вычислительную задачу. Неизмеримые трудности состоят в том, что вследствие огромных размеров молекул белков имеется астрономически большое число их возможных конформаций. Поэтому потребовались бы многие годы компьютерного времени, чтобы сравнить их энергии. Решение вычислительной задачи стало возможным с разработкой программы LINUS. Эта программа основана на гипотезе иерархической конденсации . Согласно этой гипотезе, соседние участки цепи белка взаимодействуют во время ее складывания и образуют локальные фрагменты, которые затем ассоциируют в более крупные структуры. Процесс продолжается в иттерационном режиме до формирования конечной третичной структуры. Фундаментальное отличие программы LINUS от предшествующих программ заключается в том, что, согласно гипотезе иерархической конденсации , сложенный белок необязательно достигает состояния глобального минимума энергии (самое низкое из возможных состояний энергии), а оказывается в состоянии локального минимума (самое низкое из достижимых состояний энергии). Применение указанной программы позволяет объективно предсказывать и вторичную, и третичную структуру белка. [c.532]

Таким образом, попытки уложить вторичные структуры в супервторичные и получить грубое приближение нативной конформации белка (второй этап комбинированного подхода), полагая успешно проведенным первый этап и считая известными не только а-спирали и -структуры, но даже конформационные состояния всех остатков в цепи, сталкиваются с непреодолимыми трудностями. Они возникают из-за сложного профиля многомерной потенциальной поверхности белковой глобулы, обусловливающей невозможность (если следовать предложенным Ф. Коэном, М. Стернбергом и У. Тейлором путем) определения структуры, отвечающей глобальному минимуму энергии. Цель не может быть достигнута и на третьем этапе, при использовании найденных ранее структур в качестве нулевых приближений для сверхупрощенных моделей. Вывод о несостоятельности таких моделей детально обосновывается в главе 10. [c.320]

В настоящее время в общедоступных базах данных имеются координаты атомов, полученные методами рентгеноструктурного анализа или ЯМР, для тысяч белков, многие из которых могут служить в качестве биомншеней при разработке новых лекарств. Однако для большинства белков известна лишь аминокислотная последовательность и иногда данные точечного мутагенеза, указывающие на амнинокислоты, важные для связывания определенных лигандов. В последнем случае часто оказывается возможным построение пространственной модели белка-био-мишени, например, по гомологии с белками, для которых известна пространственная структура. Информация же о точечных мутациях, влияющих на связывание лигандов, помогает определить сайт связывания таких лигандов. При наличии гомологии выше 70% моделирование обычно не представляет больших трудностей при гомологии менее 20-40% могут возникать существенные проблемы с точностью модели и рекомендуется применять более усовершенствованные методы, например "метод протягивания нити". Но и при невысокой гомологии часто возможно достаточно неплохое моделирование сайта связывания лигандов (который обычно является более консервативным и для которого "локальная" гомология может оказаться достаточно высокой), а наибольшие ошибки возникают при моделировании петельных областей, как правило, достаточно удаленных от сайта связывания лигандов. [c.73]

Биохимия является в основном экспериментальной наукой. Она опирается на арсенал методов, созданных неорганической, органической, аналитической и физической химией. Однако многие из задач, с которыми сталкиваются биохимики, вследствие специфики изучаемых объектов требуют нетрадиционных подходов. В первую очередь это касается изучения биополимеров. Например, химический синтез белков представляет собой повторение десятки или даже сотни раз реакции образования пептидной связи с целью последовательного присоединения на каждой стадии к растущей полимерной цепи определенного аминокислотного остатка. Образование пептидных связей прекрасно отработано и с точки зрения классической органической химии не представляет ни трудности, ни интереса. Но необходимость проводить последовательно множество таких превращений без существенного уменьшения выхода, без повреждения уже созданной на предыдущих этапах синтеза полипептидной цепи ставит свои специфические проблемы, которые решаются оригинальными, разработанными именно для таких задач приемами. Венцом этих приемов является автоматический твердофазный синтез полипептидов. Столь же не традиционно выглядит задача устанобления химического строения биополимеров. Структуры отдельных мономерных звеньев как белков, так и нуклеиновых кислот давно установлены с использованием классических методов органической химии, и задача сводится к тому, чтобы для каждого конкретного биополимера определить, в каком порядке в изучаемой полимерной цепи располагаются разнотипные мономерные звенья. [c.10]

Следует напомнить об известных трудностях идентификации функциональных групп активных центров ферментов по величинам рК, полученным из изучения зависимости скорости реакции от pH. Во-первых, одна и та же группировка в белках разного строения может иметь неодинаковое значение рК из-за влияния соседних групп. Некоторую помощь в этом случае может оказать измерение теплоты диссоциации ионогенных групп, рассчитываемой по измерениям температурной зависимости рК. К сожалению, для холинэстераз эти термодинамические константы достаточно надежно не измерены. Согласно данным Шукудза и Шинода [122], теплоты диссоциации основной группировки ацетилхолинэстеразы эритроцитов и холинэстеразы сыворотки крови человека составляют соответственно 8,5 и 6,5 ккал1моль. Эти величины выше или ниже найденной для диссоциации имидазольной группы гистидина в других белках (6,9—7,5 ккал моль [123]). Если признать, что в обеих холинэсте-разах в качестве основной группировки активного центра выступает имидазол гистидина, то трудно понять столь существенное различие в величинах теплот диссоциации. Во-вторых, даже если измерение активности фермента при разных pH рассматривать в качестве своеобразного титрования функциональных групп активного центра, то полученные результаты нельзя безапелляционно считать отражением прямого участия этих групп в каталитическом акте. Можно представить, что ионы Н и ОН -среды выполняют свою функцию, вызывая не только протонизацию или депротонизацию функциональных групп активного центра, но также и более общую функцию создания и поддержания специфической для каждого фермента третичной структуры. Можно думать, что в создании третичной структуры фермента большую роль играют ионные связи между такими группировками, которые расположены вне активного центра и непосредственно не участвуют в реакции с субстратом. Такие ионогенные группировки при взаимодействии могут сближать друг с другом (или наоборот удалять друг от друга) определенные функциональные группы белка, которые непосредственно участвуют в каталитическом акте. Внешне эта непрямая роль кислотно-основных группировок фермента будет отражаться в форме обычной зависимости кинетических констант (и, V, Кт) от pH, но по существу такая зависимость не дает оснований для решения вопроса, является ли она следствием влияния pH на конформацию белка в районе активного центра или диссоциацию группировки, прямо участвующей в реакции с субстратами. [c.184]

Два больших открытия, сделанные в 1953 г., ознаменовали наступление новой эры в биохимии. В этом году Джеймс Д. Уотсон и Фрэнсис Крик в Кембридже (Англия) создали модель структуры ДНК (двойную спираль) и высказали предположение о структурной основе точной репликации ДНК. В этом предположении, по существу (хотя и не в явной форме), была выражена идея о том, что последовательность нуклеотидных звеньев ДНК содержит в себе закодированную генетическую информацию. В том же году Фредерик Сэнгер, работавший в Кембридже в той же лаборатории, расшифровал последовательность аминокислот в полипептидных цепях гормона инсулина. Это достижение само по себе имело большое значение, так как в течение долгого времени считалось, что определение аминокислотной последовательности полипептида представляет собой совершенно безнадежную по трудности задачу. Но, кроме того, результаты, полученные Сэнгером, практически одновременно с появлением гипотезы Уотсона-Крика, тоже наводили на мысль о существовании какой-то связи между нуклеотидной последовательностью ДНК и аминокислотной последовательностью белков. В следующее десятилети Ь эта идея привела к расшифровке всех содержащихся в ДНК и РНК нуклеотидных кодовых слов, которые однозначно определяют аминокислотную последовательность белковых молекул. [c.146]

Выяснение четвертичной структуры определенйого беЛка яв ляется не такой простой задачей, как может показаться. Обычно используемые методы не всегда дают однозначные ответы. Воз никающие при анализе трудности объясняются тем, что а) при использовании химических мetoдoв невозможно получить коли ЧесТвенный выход б) диссоциация может быть неполной ё) де [c.433]

Таннины — группа растительных полифенолов, которые способны связываться с белками кожи и таким образом предотвращать ее гниение. Только некоторые растительные таннины способны превращать шкуру животных в кожу [128. Классификация таннинов представляет определенные трудности [129] и в данном разделе обсуждаться не будет. Необходимо только отметить, что по принятой классификации таннины подразделяются на две главные группы гидролизуемые и конденсированные таннины. По Хейуорту [130], гидролизуемые таннины состоят из нескольких групп галловой или близких к галловой кислот, связанных сложноэфирной связью с центральным глюкоз-ным остатком. К конденсированным таннинам относятся все прочие таннины, минимальный молекулярный вес которых не соответствует возможной структуре. Связи в конденсированных таннинах более прочны, чем в гидролизуемых таннинах. Конденсированные таннины частично состоят из ядер флаванола-3 (катехин) (XXI) и флавандиола-3,4 (ХХП) [c.305]

Ответ будет, разумеется, отрицательным. Если мы вспомним, какое множество физиологических и биохимических процессов требует определенного состава внутренней ионной среды, качественного и количественного, то мы поймем, с какими огромными трудностями столкнулись бы рыбы, попытавшиеся встать на путь осмотического конформизма. Так, например, многие ферменты (вероятно, большинство их) нуждаются в специфической ионной среде. Поэтому изменение внутриклеточных концентраций ионов потребовало бы перестройки множества белков. Нуклеиновым кислотам и содержащим их структурам, например рибосомам, тоже необходима специфическая ионная среда. Осмотический конформизм опять-таки требовал бы переконструирования сложных макромолекулярных ансамблей. Пожалуй, наиболее очевидные последствия касаются мембранных потенциалов. Ферменты, участвующие в поддержании ионных градиентов, приспособлены для оптимального функционирования лишь в узких пределах концентраций определенных ионов. Сколько-нибудь значительное повышение этих концентраций неблагоприятно сказалось бы на поддержании надлежащих трансмембранпых градиентов. [c.304]

Вначале казалось, что металлы атакуют тиоловую SH-rpynny цистеина в белке. Однако удалось снять эффект отравления добавлением свободной аминокислоты гистидина. Гистидин не может конкурировать с сульфгидрильпой группой за ионы ртути поэтому Штейн предположил, что в состав активного центра входит также гистидин — аминокислота, охотно дающая комплексы с металлами. По-видимому, эта догадка правильна. Более того, гистидин, участвующий в активном центре, находится в N-конце полипептидной цепи. Это было доказано следующими обстоятельствами реагенты, атакующие N-концевые группы белков (фтор-динитробензол, фенилизотиоцианат), необратимо ингибируют активный перенос глицерина если в качестве экспериментального материала использовать так называемую строму красных кровяных клеток, т. е. оболочки эритроцитов, остающиеся после их осмотического разрыва (гемолиза), то в веществе оболочек можно обнаружить N-концевой гистидин путем реакции с теми же реаге тами. Важное наблюдение заключалось в том, что в случае предварительного насыщения стромы гликолем (1,3-пропандиолом), когда ферментативные центры были заблокированы, нри реакции с фенилизотиоцианатом концевой гистидин в реакцию не вступал. После отмывания гликоля можно было снова заставить прореагировать гистидин с фенилизотиоцианатом. Эти опыты показывают весьма убедительно, что фермент, действующий в случае активного транспорта глицерина, содержит в своем центре гистидин и притом концевой. Вместе с тем этот опыт подчеркивает трудность, о которой мы уже говорили. В процессах активного переноса все реакции разыгрываются внутри мембраны. И ферменты интегрированы в структуре мембраны. Поэтому так сложно их изучать. Фактически мы еще не знаем с определенностью ни одной из реакций, ведущих к химической диффузии важнейших метаболитов. [c.181]

Если определение молекулярного веса ДНК связано с особыми трудностями (из-за большого размера молекулы и ее двухспиральной структуры), то точное измерение молекулярного веса РНК в принципе не сложнее, чем определение молекулярного веса любого белка или другого полимера. В разбавленных солевых растворах РНК, молекулярный вес которых варьирует от 26 000 до 2 000 000, имеют довольно компактную конформацию. Таким образом, они имеют размеры и структуру, для изучения которых внолне приложимы обычные физико-химические методы исследования макромолекул. Но, несмотря на это н несмотря на столь важное значение РНК, в литературе можно найти лишь несколько наден ных измерений их молекулярного веса. Чтобы понять причину этого, следует уяснить себе те трудности, с которыми приходится сталкиваться при определении физических параметров РНК. Сюда входит проблема получения достаточных количеств действительно чистого материала, влияние следовых количеств нуклеаз и тенденция молекул РНК к агрегации. [c.251]

Для изучения биологических особенностей белковых веш,еств и их химической структуры важно получить индивидуальные белки, свободные от примесей. Однако это связано с определенный] трудностями. Дело в том, что в большинстве случаев белки неоднородны, они легко связываются как друг с другом, так и с иными веществами, образуя с ними часто довольно прочные комплексные соединения. Расчленить эти комплексы нелегко. Поэтому получение белков в кристаллическом виде не всегда еще гарантЕфует выделение индивидуальных белков, так как некоторые белки, близкие по своим свойствам, кристаллизуются вг лес-те с образованием кристаллов одинаковой формы. [c.9]

Химия и биохимия гликопротеинов бурно развиваются в последние годы, а определение содержания гликопротеинов или их отдельных компонентов в диагностических целях вошло в практику многих клинических лабораторий. Это обусловлено важной биологической ролью, которую играют гликопротеины в различных организмах. В то же время особенности структуры этих полимеров, построенных из пептидных и полисахаридных цепей, создают большие трудности при их исследовании. При этом возникает целый ряд специфических для этой области проблем, отличных от проблем, связанных с изучением белков и полисахаридов. В связи с этим в настоящее время ощуш,ается большой недостаток в литературе по этим вопросам. Предлагаемая вниманию читателей книга является первым томом монографии, написанной крупнейшими. специалистами, в которой изложены обилие вопросы химии гликопротеинов. [c.5]

Большая часть литературы по этому вопросу посвящена нативным белкам. Эти соединения характеризуются наличием вторичной и третичной структуры, которая, за немногими исключениями, достаточно устойчива и компактна. Многие гликонротеины, сходные с простыми белками и содержащие относительно мало углеводов (такие, как овальбумин и у-гло-булин), с точки зрения исследования физико-химическими методами могут рассматриваться как белки. Исследование многих более распространенных гликонротеинов, в которых гетерополисахаридный компонент составляет большую, часто превалирующую часть молекулы, представляет некоторые трудности. Тем не менее для гликонротеинов этого типа без каких-либо предположений о форме молекулы и изменений в теоретической обработке был определен молекулярный вес, хотя на практике в растворах таких гликонротеинов, даже нри большом разбавлении, сохраняется значительное межмолекулярное взаимодействие, что делает экстраполяцию менее надежной. Серьезные трудности могут возникать также и при обычном определении нолидиснерсности таких гликопротеинов по молекулярным весам. Более того, необходимо также но возможности охарактеризовать распределение по молекулярным весам или коэффициентам седиментации. При использовании в качестве одного из первичных параметров величины характеристиче- [c.55]

Точные данные о содержании амидного азота в белках необходимы при определении в них общего азота и при изучении вопроса о том, не являются ли различия в содержании амидного азота причиной электрофоретической гетерогенности белков, как это показано для желатина [1] и предполагается для у-глобулина [2]. Для установления тонкой структуры гликопротеинов [3] очень существенно точное онределение амидного азота, но при выполнении такого анализа в этой группе веществ встречаются значительные трудности. Во-первых, при действии кислот, применяемых для освобождения амидного азота в виде аммиака из остатков аспарагиновой и глутаминовой кислот белковой части, будут образовываться, по крайней мере частично, 2-ацетамидо-2-дезоксигексозы. Свободные гексозамины, образующиеся при деацетилпровапии, являются потенциальным источником аммиака в условиях его отгонки из щелочного раствора. Во-вторых, известно, что сиаловые кислоты, обычные компоненты гетеросахаридов гликонротеинов, даже в мягких кислотных условиях расщепляются с выделением части их азота в виде аммиака [4]. [c.159]

В разделах 3.1. и 3.2. были отмечены первые попытки подойти с помощью рентгеноструктурного анализа к решению проблемы структурной организации мембранных белков. Они завершились относительным успехом — установлением для ряда рецепторов трехмерных структур их периплазматических доменов, содержащих лиганд-связывающие центры. Развитие работ этого направления в конечном счете должно привести к определению пространственных структур целых рецепторных молекул, включающих также трансмембранные и цитоплазматические домены, и созданию экспериментальной основы, необходимой для решения проблемы структурнофункциональной организации молекул мембранных белков и количественного описания механизмов их функционирования. Трудности на этом пути, имеющие, главным образом, технический и препаративный характер, пока еще велики. [c.80]

Заметно не отличаются методы и в отношении размеров облучаемого кристалла и диаметра фокусного пятна. Так, при определении трехмерной структуры антитела Fab 17/9 (16) с использованием излучения рентгеновской трубки Elliott Gxl8 с вращающимся анодом образец имел размеры 0,30 0,04 0,02 мм , а фокусное пятно составляло всего 0,1 мм. Эти параметры явно не уступают условиям эксперимента с синхротронной радиацией. Можно однако полагать, что ситуация с кристаллизацией белков в последнем случае потенциально несколько предпочтительнее, так как мощное синхротронное излучение и его острый фокус позволяют использовать кристаллы, имеющие меньшие размеры и содержащие большие элементарные ячейки. Примеров, иллюстрирующих такую возможность, пока нет. На сегодняшний день проблема кристаллизации белков в обоих случаях стоит столь же остро, как и десятки лет назад. О трудностях получения качественных монокристаллов требуемой величины говорится почти во всех работах. Типично в этом отношении замечание авторов, исследовавших трехмерную структуру фермента из 839 аминокислотных остатков, липокси-геназу I "Кристаллы белка удалось получить после опробования более тысячи различных условий кристаллизации" [516. С. 1482]. Особенно сложное положение, как уже отмечалось, с кристаллизацией мембранных белков (о предпринимаемых здесь усилиях и относительных успехах см. [517-520]). [c.141]

Казалось бы, что на рубеже 70-х гг. молекулярная биология достигла определенной степени завершенности были установлены структура [1347] и механизмы репликации ДНК, провозглашена центральная догма экспрессии гена (транскрипция, трансляция), выяснены основные аспекты регуляции активности гена. В этот период главным объектом молекулярно-генетических исследований были микроорганизмы. Переход к эукариотам (включая человека) встретился с дополнительными проблемами и трудностями, и кроме того, существовавшие в то время методы не позволяли рассчитывать на получение принципиально новых результатов. Стремительный прорыв в развитии молекулярной генетики в начале 70-х гг. стал возможен благодаря появлению нового экспериментального инструмента-рестрикционных эндонуклеаз. Был открыт путь для широкомасштабного получения генных продуктов (физиологически значимых белков) и для генетического манипулирования с различными организмами. Наши знания о структуре и функции генетического материала у эукариот, включая человека, заметно пополнились. Новые, совершенно неожиданные факты, имеющие как теоретическое, так и практическое значение, были открыты в разных областях, таких, как действие гена, популяционная генетика, эволюция и генетическая консультация, включая пренатальную диагностику (разд. 4.3 и 9.1). Достигнутые успехи заставили ученых задуматься об этической стороне манипулирования с человеческим зародышем, об опасности возникновения возбудителей в процессе генно-ин-женерных исследований. Многие из этих вопросов были подняты самими учеными, активно работающими в данной области. В настоящее время большинство исследователей считает, что опасения, касающиеся [c.122]

Структурное разрешение любого метода ухудшается с ростом размеров молекулы. В принципе нет причин, по которым нельзя было бы определить структуру большой системы с разрешением в 1 А или еще лучшим, но существуют огромные трудности практического характера (см. гл. 13). Гораздо легче исследовать небольшую часть системы с очень высоким разрешением, а затем использовать эти результаты для того, чтобы судить о ее структуре в целой системе. Например, трудно получить точные координаты атомов а-спиралъных участков внутри глобулярного белка или атомов двойных спиралей РНК внутри ее третичной структуры. Поэтому имеет смысл исследовать малые модельные спиральные структуры в качестве структурных моделей. Далее необходимо найти способ убедиться в том, что установленная таким образом структура существенно не изменяется, входя как часть в молекулу большего размера. В качестве другого примера можно привести спектроскопические методы, являющиеся очень мощным орудием структурного исследования в случае достаточно малых молекул, у которых спектральный вклад каждой группы может быть определен и измерен по отдельности. Поскольку спектры молекул большего размера получаются путем усреднения по многим звеньям) детальная их интерпретация затруднительна. Если, однако, свойства отдельных звеньев в заданном окружении и в заданной конформации известны нз модельных исследований, то иногда удается установить соответствие спектра полимерной системы определенным гипотезам относительно ее структуры. [c.38]

В общих чертах стратегия Сенгера сохранила свое значение и до наших дней, однако за истекшие десятилетия были разработаны два новых подхода, которые произвели революцию в определении первичной структуры полипептидов (белков). Первый подход основан на разработанной Эдманом в 1967 г. автоматической процедуре последовательного отщепления и идентификации N-кoнцeвыx аминокислотных остатков в виде их фенилтиогидантоиновых производных. Второй подход связан с методом, разработанным Сенгером и, независимо, Максамом и Гилбертом, позволяющим проводить быстрое и однозначное секвенирование гена, кодирующего рассматриваемый белок. Оптимальная стратегия состоит в одновременном использовании обоих подходов. Автоматическая деградация по Эдману, намного более быстрая по сравнению с первоначальным ручным методом Сенгера, тем не менее сильно уступает по скорости методам секвенирования ДНК и сопряжена с рядом трудностей. С другой стороны, секвенирование ДНК не всегда дает однозначную первичную структуру исследуемого белка. Главным [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология