Белковый остов

II циклическую трехмерную структуру, не вызывая ее дестабилизацию. Принимаемые в некоторых случаях новыми остатками иные положения боковых цепей при сохранении формы основной цепи также отвечают областям низкой энергии Х Хг заменяемых остатков нейротоксина II, которые в новых условиях оказываются более предпочтительными. Рассчитанная геометрия белкового остова предоставляет возможность реализации у различающихся аминокислот в эволюционно отобранных последовательностях нейротоксинов ряда конформационных состояний. Для всех гомологов найденная структура фрагмента 1-23 нейротоксина II является глобальной (см. гл. 15). [c.589]

В последнее время мы часто используем в качестве функционального, т. е. для обозначения белкового остова хромосомы (хроматина), термин ядерный скелет , понимая термин ядерный матрикс в операциональном смысле, т. е. как материал, остающийся после удаления из ядра ДНП, включая сюда не только белки, но ДНК и РНК- [c.108]

Наилучший способ менять содержание информации, заложенной в макромолекуле,— использование остова той или иной природы, к которому присоединены различные наборы боковых цепей. Каждая из таких боковых цепей может нести сведения о том, каким именно образом она должна взаимодействовать с другими боковыми цепями или с соответствующим субстратом для осуществления специфического разрыва или образования химической связи. Следует вспомнить также о белково-нуклеиновых взаимодействиях, принципиально важных для эволюции генетического кода. [c.16]

Из сказанного выше вытекает, что кристаллическое состояние является важным и интересным для изучения, но все-таки одним из частных состояний твердого вещества. Не менее важно и интересно не периодическое, но регулярное состояние вещества. В подобном состоянии находятся высокомолекулярные, в частности, белковые вещества. При таком взгляде на твердое вещество кристаллическая решетка перестает быть основой для его изучения. И все наше внимание сосредоточивается на остове твердого вещества, тем более, что, как отмечалось выше, в отличие от абстрактной кристаллической решетки остов — реальный объект — непрерывная цепь, сеть или каркас, построенные из атомов, соединенных атомными связями. Остов может быть выделен в свободном состоянии, если в него входит достаточное количество вещества, равное, как, например, показывает опыт выделения кремнекислородных и углеродных остовов, по крайней мере 40% массы исходного твердого соединения. Остов — это носитель дальнего порядка, задаваемого межатомным взаимодействием. Отсюда следует, что изучение химического строения, конструирование и сборка атомных моделей вещества — старые надежные методы химического исследования — являются главными методами изучения твердого вещества. Вместе с тем настало время для конструирования и химической сборки твердых веществ и притом не только сравнительно простых, но и самых сложных веществ, в том числе различных материалов. При этом, конечно, следует руководствоваться не только химическими соображениями. Необходимо принимать также в расчет выводы теории устойчивости и прочности материала. Эта теория целиком основывается на учете межатомного и межмолекулярного взаимодействия и химического строения. Например, жесткость материала характеризуется модулем Юнга Е. При этом исходят из того, что, нагружая твердое вещество, мы действуем непосредственно на его межатомные связи. Отсюда ясно, что различие величины Е для разных веществ обусловлено различием жесткости самих химических связей. Модуль Юнга равен для алюминия всего 0,8-10 кГ/мм , для сапфира—4-10 а для алмаза 12-Ю кГ/мм . Именно исключительная прочность и жесткость связей С — С в алмазе делает его самым твердым и жестким из твердых веществ. [c.243]

Представление о пространственной структуре пептидов и белков, якобы "предопределенной конформацией остова", не следует ни из экспериментальных фактов, ни из результатов расчета. Оно родственно а-спиральной концепции и является следствием стереотипности мышления, а также, по-видимому, магии слов. Появление таких терминов, как "остов", "основа", "скелет", обычно связано с необходимостью подчеркнуть фундаментальные, самые существенные свойства структуры или ее частей, В лексикон исследователей пространственного строения пептидов и белков слова "пептидный остов" и "пептидный скелет" пришли от исследователей химического строения этих соединений. Там они совершенно точно передавали суть химической структуры изучаемых объектов. Но эти слова потеряли свой первозданный смысл и приобрели ложный, иллюзорный, как только стали употребляться в описаниях пространственного строения пептидов и белков. Основные цепи пептидных и белковых молекул обретают лишь видимость остова или скелета в нативных конформациях, т.е. в состоянии, когда реализована полная схема межостаточных невалентных взаимодействий, прежде всего, взаимодействий типа "боковая цепь - боковая цепь" и "боковая цепь - основная цепь". Вне этих взаимодействий, т,е, в условиях денатурации, видимость пропадает, иллюзия рассеивается и химическая основа пептидов и белков превращается в гибкую цепь, которая не может самостоятельно удерживать свою форму, В предположении об особой конформационной роли пептидного остова авторы [22] делают одно исключение, В связи с этим они замечают "Сказанное не относится к ситуации, когда следует учитывать дающие весьма существенный вклад в конформационную энергию электростатические взаимодействия ионогенных групп в этом случае конформация боковой цепи, несущей ионогенную группу, должна быть "приравнена" к конформации пептидного остова" [22, С, 36], Таким образом, в структурной организации пептидов особая роль отводится также электростатическим взаимодействиям и, прежде всего, взаимодействиям между заряженными группами. [c.399]

Полярные боковые цепи образуют водородные связи. Типичными полярными и нейтральными боковыми цепями обладают цистеин, серин, треонин, аспарагин, глутамин и тирозин. Из них ys выполняет особую роль, поскольку он способен образовывать поперечные мостики (цистины) между различными частями основной цепи путем присоединения к другому остатку ys (разд. 4.2). Остатки Ser и Thr несут гидроксильные группы, которые могут образовывать водородные связи. В Thr, имеющем асимметрический Ср-атом, активным является только один стереоизомер (рис. . 2,б). Несущие амидные группы аспарагин и глутамин также способны к образованию водородных связей, причем амидные группы функционируют в качестве доноров водорода, а карбонильные — в качестве акцепторов. По сравнению с аспарагином у глутамина имеется лишнее метиленовое звено, придающее полярной группе большую подвижность и ослабляющее ее взаимодействие с основной цепью. Полярная гидроксильная группа Туг, для которой рК = = 10,1 может диссоциировать при высоких значениях pH. Поэтому Туг до некоторой степени аналогичен заряженной группе образованные им водородные связи довольно прочны. Нейтральные полярные остатки могут располагаться как на поверхности, так и внутри белковых молекул. Находясь внутри, они обычно образуют водородные связи между собой или с полипептидным остовом (разд. 3.6). [c.21]

Внешние проявления денатурации сводятся к потере растворимости, особенно в изоэлектрической точке, повышению вязкости белковых растворов, увеличению количества свободных функциональных 8Н-групп и изменению характера рассеивания рентгеновских лучей. Наиболее характерным признаком денатурации является резкое снижение или полная потеря белком его биологической активности (каталитической, антигенной или гормональной). При денатурации белка, вызванной 8М мочевиной или другим агентом, разрушаются в основном нековалентные связи (в частности, гидрофобные взаимодействия и водородные связи). Дисульфидные связи в присутствии восстанавливающего агента меркаптоэтанола разрываются, в то время как пептидные связи самого остова полипептидной цепи не затрагиваются. В этих условиях развертываются глобулы нативных белковых молекул и образуются случайные и беспорядочные структуры (рис. 1.12). [c.47]

Предложены модели, в соответствии с которыми узнавание осуществляется с помощью а-спиральных участков белка. Предполагается, что боковые радикалы аминокислотных остатков образуют специфические водородные связи с основаниями в широкой бороздке ДНК. Определение трехмерной структуры четырех регуляторных белков (С1- и СКО-репрессоров Х-фага, САР-белка, репрессора триптофанового оперона) показало, что ДНК-связывающие домены этих белков имеют характерный двухспиральный мотив. Предложены модели ДНК-белковых комплексов, согласно которым одна из а-спиралей (аз) находится в широкой бороздке и взаимодействует с основаниями ДНК, в то время как вторая (аг) взаимодействует с сахарофосфатным остовом ДНК и обеспечивает правильную ориентацию спирали а, в комплексе. Предполагаемые геометрии для четырех специфических ДНК-белковых комплексов не являются полностью одинаковыми положение спирали а, в широкой [c.292]

Несмотря на то, что эти исследования дали сведения относительно структуры только небольших частей пептидных цепей, их значение необычайно велико, так как они непосредственно подводят нас к проблеме построения остова белковой молекулы из продуктов ее гидролитического распада. [c.43]

Ультрамикроскопическое строение клеточного остова варьирует в зависимости от рода тканей и от вида животного. Однако можно сказать, что все нерастворимые структуры состоят из длинных нитевидных белковых молекул, которые часто расположены на строго определенных расстояниях и определенным образом ориентированы, вследствие чего при исследовании клеток в поляризованном свете наблюдается двойное лучепреломление. Определенные заключения отно- [c.215]

Можно расщепить ДНК, не нарушая целостности остова. Остов выглядит наподобие митотической пары сестринских хроматид. Эти сестринские половины остова обычно тесно соединены, но иногда они разделяются, оставаясь соединенными только немногими нитями. Может ли остов быть той структурой, которая отвечает за форму митотических хромосом Образуется ли он путем соединения белковых компонентов, которые обычно закрепляют основания петель интерфазного хроматина [c.375]

Подводя итог развитию представлений о стабильности белковой молекулы в 1950-1960-е годы, следует прежде всего отметить некоторый от юд от господствующей прежде концепции о пептидной водородной связи как решающего или даже единственного фактора, ответственного за структуру белка. Полученный в этот период большой экспериментальный материал по структуре глобулярных и фибриллярных белков и синтетических полипептидов не мог быть объяснен только на основе такой концепции. Опытные данные свидетельствовали о чрезвычайной чувствительности конформации пептидного остова к природе остатков, их последовательности, растворителю, температуре, значению pH, длине цепи и т.д. Более того, был получен целый ряд факторов, прямо противоречащих концепции об определяющей роли пептидных водородных связей. Например, обнаружено, что слабополярные органические растворители являются сильными денатурирующими агентами. Между тем, они значительно меньше ослабляют пептидную водородную связь, чем вода, и, следовательно, с позиции указанной концепции можно было бы ожидать увеличения стабильности нативной конформации, а не ее разрушения, как это имеет место. [c.242]

Пространственное строение глобулярных белков иррегулярно, поскольку отсутствует гомогенность в его химическом строении. Химическая гетерогенность белковой последовательности определяется расположением боковых цепей. Взаимодействия боковых цепей друг с другом и с пептидными группами в силу их многочисленности превалируют над взаимодействиями элементов основной цепи, и поэтому они могут определять выбор структуры последней из представительного набора приемлемых для нее конформационных состояний, некоторые из которых близки к регулярным. Следовательно, реализуемая пространственная структура белковой молекулы есть результат сложения неодинаковых по своему воздействию на процесс структуро-образования сил, как правило, более мощных сил взаимодействия нерегулярно расположенных в последовательности и обладающих большой конформационной свободой боковых цепей и более слабых сил взаимодействия элементов регулярной полипептидной цепи. Убедительным подтверждением именно такого соотношения между энергетическими вкладами боковых заместителей и пептидного остова в стабилизацию структуры белка служит прежде всего факт огромного конформационного разнообразия белковых молекул, имеющих одинаковую основную цепь и разное расположение стандартных боковых цепей. [c.315]

На рис. 20.7 показано, как на основе такой информации, полученной при исследовании аминокислот, может быть построена конкретная модель остова и боковых группировок белковой молекулы, заполняющих карту электронной плотности элементарной ячейки кристалла. [c.533]

Репрессор X и Сго связываются со своими операторами очень прочно мы еше вернемся к этому в гл. 4 и в приложении 1. До сих пор мы обращали внимание главным образом на те взаимодействия, которые обеспечивают специфические контакты функциональных групп ДНК и аминокислот узнающей а-спирали, а в случае Х-репрессора - аминокислот, расположенных на концах гибких рук . Однако прочность связывания -по крайней мере частично, а может быть, и в основном - обусловлена взаимодействием других участков белковой молекулы с ДНК. Например, когда Х-репрессор сближается со своим оператором, белок взаимодействует с фосфатными группами остова двойной спирали ДНК, отмеченными на рис. 2.14. Эти и другие сильные взаимодействия возможны только в том случае, если группы белка, определяющие специфичность, находят те группы ДНК, с которыми они должны взаимодействовать. [c.55]

Таким образом, рассмотрение в свете результатов теоретического конформационного анализа фрагмента нейротоксина Leu - ys пяти 110мологичных белков приводит к заключению, что различия в аминокислотных последовательностях участка 1-23 не сказываются на форме пептидного остова и конформации дисульфидного мостика ys - ys . Все остатки гомологов свободно встраиваются в рассчитанную для ненро-токсина II циклическую трехмерную структуру Leu - ys- , не вызывая ее дестабилизации. Принимаемые иногда новыми остатками иные положения боковых цепей также отвечают низкоэнергетическим областям Х Хг соответствующих остатков нейротоксина II, которые в этих случаях оказываются более предпочтительными. Следовательно, рассчитанная геометрия белкового остова предоставляет возможность реализации у различающихся аминокислот в эволюционно отобранных последовательностях нейротоксинов ряда конформационных состояний. Для всех гомологов найденная структура фрагмента 1-23 является глобальной. [c.425]

Характеристика коллагена с точки зрения ЯМР. Нативный коллаген представляет собой сложную водородсодержащую систему, включающую водород в составе люлекул Н2О и аминокислотных остатков белкового остова трипептидных молекул коллагена и (в небольшой степени) в пеколлагеновой белковой и небелковой компонентах коллагена. Пренебрегая вкладом пеколлагеновой составляющей, оценим соотношение содержания водорода в составе воды и в составе белка. [c.109]

Рис. 29.26. Лишенная гистонов хромосома состоит из белкового остова, к которому прикреплены петли ДНК. (Фотография любезно предоставлена Ulri h К. Laemmli.)

Итак, хроматин имеет сложную иерархическую организацию, в которой с некоторой долей условности можно выделить четыре уровня. Первый — нуклеосомный — определяется в основном гистонами Н2а, Н2Ь, НЗ и Н4. Они образуют октамер, на который наматывается ДНК (два негативных витка на полную нуклеосому). В итоге образуется 100 А-нуклеосомная фибрилла. Второй уровень — соленоидный (или нуклеомерный) — определяется гистоном Н1 и ведет к дальнейшей упаковке 100 А-фибриллы за счет ее суперспирализации в 300 А-фибриллу. Детали этой структуры пока не выяснены. Третий уровень — петельный — зависит от прикреплений 300 А-фибриллы к скелетным белковым структурам хромосом. По-видимому, основной и наиболее стабильный тип связей — это связи через начала репликации. Однако наряду с этим выявляются и другие контакты, носящие временный характер и зависящие от функционального состояния хромосом. Наконец, в основе четвертого уровня укладки, реализую-ш,егося в метафазной хромосоме, возможно, лежит гипотетическая пока спирализация (или другой тип складывания) белкового остова хромосомы. [c.140]

Обобщая, остается сказать, что конформация остова белковой молекулы вносят решающую долю в формирование конформации глобулярного белка. Однако с помошью нековалентных взаимодействий (гидрос обные, диполь-дипольные взаимодействия, ионные связи, дисперсионные силы) осуществляется образование стабильной трехмерной структуры белка, имеющей исключительное значение для биологической функции глобулярного белка. [c.383]

ЩИМИСЯ В белковой цепи в положениях 1-2 и 1-3. Найденные наборы структур пента- и гексапептидного циклов с S-S-мостиком существенно облегчают расчет пространственного строения соответствующих природных молекул или отдельных фрагментов любого аминокислотного состава. Так, в случае пентапептидов цикло-[Су5 -(Х)з-Суз ] из 972 возможных структурных вариантов требуется рассмотрение лишь 33 циклических форм пептидного остова, замкнутого дисульфидной связью, а в случае гексапептидов цикло-[Су5 -(Х)4-Су5 ] вместо 2916 - только 74, энергия которых попадает в широкий интервал 0-10 ккал/моль. Данные расчета последнего модельного пептида были использованы в конформационном анализе ряда нейрогормонов [106, 107]. [c.328]

Первая попытка воспроизвести свертывание белковой цепи с помощью упрощенной модели аминокислотной последовательности была предпринята в 1975 г. М. Левиттом и А. Уоршелом [29, 30]. Авторы представили белковую цепь в виде последовательности, в которой каждый остаток аппроксимирован двумя центрами атомом С и боковой цепью в виде сферы с радиусом, равным среднему радиусу вращения соответствующей атомной группы. Предполагалось, что взаимодействия возможны только между сферами боковых цепей, а атомы С определяют лишь контур пептидного остова. В такой бусиничной с шаровыми подвесками модели остаток имеет только одну степень свободы - торсионный угол вращения относительно виртуальной связи, соединяющей два соседних атома С (а ). Со столь упрощенным описанием геометрии белковой цепи соизмерим и учет внутримолекулярных невалентных взаимодействий. При расчете энергии предполагалось, что белковая цепь состоит не из 20 различных аминокислотных остатков, а всего только из трех Ala, Gly и Pro. Потенциалы вращения вокруг виртуальных связей С -С были получены путем усреднения энергии по всем конфигурациям дипептидов Ala-Ala, Ala-Gly, Ala-Pro. Gly-Gly, Gly-Ala и Pro-Ala, предполагая их зависимость исключительно от природы второй аминокислоты. Для остатков Asp и Asn использован потенциал, найденный для Gly, а для других остатков, кроме Pro, - потенциал Ala. Выбор одинаковых потенциалов для Asp, Asn и Gly обоснован тем обстоятельством, что эти остатки часто встречаются в (3-изгибах основной цепи. Таков же уровень обоснования других приближений. [c.484]

Двойная пептидная спираль, представленная на рис. 8.17, послужила стереохимическим основанием для кода ДНК-белко-вого узнавания, предложенного Гурским и соавторами, в соответствии с которым взаимодействие между белковыми радикалами аминокислотных остатков и пептидным остовом изменяет реакционную способность пептидных групп и обеспечивает детальную комплементарность решеток реакционных центров белка и ДНК. [c.292]

Измерение поверхностной вязкости, которая в значительной степени зависит не только от природы подложки, но и от вида белка, с этой точки зрения дает гораздо больше, так как позволяет устанавливать различие между белками. Типичная кривая я — А для белкового монослоя приведена на рис. 119. Предельная площадь на один аминокислотный остаток составляет примерно 15— 20 А . Если молекула белка в монослое принимает р-кератиновую конфигурацию и если боковые цепи направлены от полипептид-ного остова попеременно в воздух и в воду, то каждая боковая цепь в воздухе занимает площадь в 30—40 А . В точке разрушения пленка занимает площадь примерно 0,1 м /мг, откуда при среднем молекулярном весе остатка, равном 120, на один остаток должно приходиться 10—12 А . Если белок растекается в р-кератиновой форме, остаток па одной стороне (в воздухе или в воде) занимает 20—22 А . Эти предельные значения очень близки к тем, которые наблюдаются для мезофазных пленок и для конденсированных слоев жирных кислот. [c.296]

К настоящему времени выяснено, что ДНК несет в себе тот генетический рецепт, на основе которого в ряде последовательных клеточных делений образуются идентичные клетки. В процессе воспроизведения ДНК воспроизводится информация, необходимая для синтеза специфических ферментов и других клеточных белков. Генетическая информация, содержащаяся в ДНК, заключена в последовательности четырех типов оснований (А, Т, Г, и Ц) вдоль фосфатноуглеводного остова (т. е. последовательности расположения четырех типов нуклеотидов, из которых построена ДНК). Таким образом, последовательность А—Г—Ц в каком-либо участке цепи несет иную информацию, чем последовательность Г—А—Ц. Последовательность оснований в ДНК может быть модифицирована химически путем обработки ДНК in vitro (вне клетки) или in vivo (внутри клетки) азотистой кислотой, под действием которой первичные аминогруппы аденина, цитозина и гуанина превращаются в группу ОН. Результатом этого оказывается изменение генетического кода, поскольку модифицированная таким образом ДНК вызывает мутации в организме, из которого она первоначально была получена. Резкие изменения могут произойти в тех случаях, когда ДНК бактериофага (который весь состоит из нити ДНК, заключенной в белковую оболочку) вводится в бактериальную клетку. Фаговая ДНК действует в качестве затравки и вызывает в бактериальной клетке синтез новой ДНК и белков по своему образцу , что в конце концов приводит к разрушению клетки, в которую внедрился бактериофаг, и выходу во внешнюю сферу новых фаговых частиц. [c.139]

При трактовке опытных данных все больше начинает подчеркиваться роль взаимодействий белковых цепей друг с другом и с пептидным остовом, взаимодействий белка с молекулами окружающей среды. Становится очевидным, что эти взаимодействия не ограничиваются только водородными связями, а их природа более разнообразна. В создание глобулы вносят вклад и дисперсионное притяжение, ионные пары, электростатические взаимодействия, тт-взаимодействия ароматических остатков, водородные связи боковых цепей. Существенны здесь не только энергетические факторы, но и энтропийные. Разрабаты-242 [c.242]

Для предсказания конформации белков и для многих других целей полезно иметь возможность быстро конструировать молекулярные модели белковой структуры. Ясно, что использовать молекулярные модели для построения вручную большого многообразия структур совершенно невозможно. Левинталь и др. (1966 г.) предложили новый, очень остроумный подход к решению этой проблемы, в котором они использовали для построения моделей ЭВМ. Таким методом можно быстро построить молекулярную модель по данным об углах поворота остова молекулы и вьшести получившуюся структуру на экран дисплея. Хотя при этом мы видим только двумерную картину, пространственное представление о структуре можно получить, поворачивая модель вокруг какой-нибудь из осей. На рис. 5.21 показаны типичные выведенные на экран дисплея проекции кристаллической структуры миоглобина. Большое впечатление производят наглядность и ясность этих картин. Таким образом, в поисках предпочтительной конформации исследователь может быстро сконструировать и зрительно проанализировать большое количество структур. [c.283]

В случае белков главной целью измерений спектров КД и ДОВ является определение содержания вторичных структур разных типов. Если доля ароматических аминокислот в белке не очень велика, его оптическая активность в области от 190 до 230 нм определяется главным образом полипептидным остовом. Многочисленные эксперименты показали, что по крайней мере качественно природа алифатических боковых групп не влияет заметно на спектр КД в этой области. Следовательно, в первом приближении белковую молекулу можно рассматривать просто как линейную комбинацию участков остова, находящихся в конформациях а-спирали, /3-слоя и беспорядочной структуры. КД этих структур можно оценить по результатам измерения КД гомополипептидов известной конформации. Такой набор базисных спектров приведен на рис. 8.9. Если содержание структур разных типов (х , Х з. Хг) для данного белка известно, то можно вычислить КД при каждой длине волны, просуммировав соответствующие вклады [c.78]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология