Аминокислотные последовательност сопоставления

Двумерное разделение пептидов, наиример гидролизатов белков, на целлюлозных н силикагелевых пластинках, где в одном (чаш е первом) направлении используется электрофорез в тонком слое (ТСЭ) при кислом pH буфера, а во втором — распределительная ТСХ. Оно применяется как для целей идентификации и сопоставления родственных белков (например, для выявления мутационных или патологических изменений), так и в качестве препаративного метода для последуюш,его анализа аминокислотной последовательности в пептидах. [c.460]

Сопоставление свойств соединений органического и неорганического мира позволяет, как мне кажется, сделать вывод, что особое качество живой материи прежде всего обусловлено белками Они в той же мере являются носителями активного начала всего живого, в какой ДНК -носителями потенциального начала Исключительная роль природных аминокислотных последовательностей в процессах жизнедеятельности и структурировании макромолекулярных комплексов, органелл, клеток, тканей, органов и целых организмов заключается в присущей только им способности к структурной самоорганизации собственных молекул В зависимости от внешнего окружения белковые цепи могут находиться в двух равновесных состояниях в виде флуктуирующего статистического клубка и в форме компактной трехмерной структуры Первое состояние лишено специфических черт живого и своим поведением мало отличается от синтетических полимеров в растворе Аминокислотные последовательности обретают свои исключительные свойства - становятся белками - лишь во втором равновесном состоянии, когда цепи свертываются и принимают фиксированные формы, обладающие биологической активностью [c.56]

Физическая теория и результаты расчета моно-, ди- и трипептидов, подтвержденные сопоставлением с экспериментальным материалом, позволили разработать количественный фрагментарный метод конформационного анализа олигопептидов. Метод основывается на предположении о возможности исследования конформационного состояния сложной аминокислотной последовательности путем предварительного анализа пространственного строения ее простых перекрывающихся фрагментов, конформационные возможности которых рассчитываются с использованием в качестве нулевых приближений всех комбинаций низкоэнергетических оптимальных конформаций свободных аминокислотных остатков (молекул метиламидов N-ацетил-а-аминокислот). Наборы лучших по энергии оптимальных состояний простых фрагментов служат исходными для формирования нулевых структурных вариантов более сложных фрагментов и т.д. В основе метода лежит построенная по принципу "дерева" классификация пептидных структур на конформации, формы и шейпы. Предложенная классификация полностью отвечает известным эксперимен- [c.587]

На сегодняшний день известны структуры более 70 белков. С практической точки зрения эти структуры могут быть использованы биохимиками и фармакологами в качестве моделей при постановке и интерпретации их экспериментов. Цель данной книги — рассмотреть некоторые общие закономерности, которые следуют из анализа и сопоставления известных белковых структур. Эти закономерности необходимы для понимания взаимосвязи между информацией об аминокислотной последовательности белка, хранящейся в ДНК, и его функцией в организме. Кроме того, знание основ облегчит и более широкое использование трехмерных структур белков в научных и практических целях. Сама возможность сформулировать общие для всех белков структурные принципы свидетельствует о существовании однотипного механизма пространственной организации белковых молекул, несмотря на все разнообразие их функций. Для биологической медицины это могло бы означать, что глубокое понимание физиологических и патологических процессов на молекулярном уровне — не утопия и что вполне возможно строго целенаправленное влияние на эти процессы. [c.8]

Структурное подобие цитохромов -типа и глобинов. Аминокислотная последовательность цитохрома 562 отличается от последовательностей 2-гсф и 5-гсф, но, по-видимому, гомологична последовательности миоглобина [558]. Эти данные, а также результаты некоторых других исследований [559], показавших возможность существования непрерывного набора гомологичных структур в интервале от цитохромов 6-типа до глобинов, дали толчок к сравнительным исследованиям [406, 560] известных пространственных структур 5-гсф и (3-цепи гемоглобина. Это сопоставление показало 1560], что из 85 остатков цитохрома 5-гсф, пространственное расположение которых известно, 51 остаток имеет свой аналог в глобине. При совмещении обеих структур атомы железа гема оказываются [c.224]

Сопоставление аминокислотных последовательностей бром-циановых и триптических пептидов позволяет однозначно выяснить их расположение вдоль полипептидной цепи белка. Обычно для определения полной структуры белка двух гидролизов оказывается недостаточно, причем чем длиннее полипептидная цепь белковой молекулы, тем большее число различных типов расщеплений белка приходится использовать. [c.34]

Расшифровка аминокислотной последовательности в пептидах, получаемых при неполном кислотном гидролизе, и сопоставление их иногда дают возможность воссоздать более крупные фрагменты. Однако чаще эти данные могут служить лишь подспорьем для анализа сравнительно больших участков, получаемых при энзиматическом расщеплении полипептидной цепи. Это [c.80]

При регулируемом гидролизе этого фрагмента химотрипсином и пепсином был получен целый набор перекрывающихся пептидов (области перекрывания показаны пунктиром), сопоставление которых позволило установить аминокислотную последовательность в исходном осколке (рис. 12). [c.86]

Когда структура отдельных пептидов, фрагментов инсулина, была установлена, оказалось, что пептиды, полученные при различных способах гидролиза, как бы перекрывают друг друга при сравнении последовательности их аминокислотных остатков. Сопоставление этих пептидов позволило Сенгеру установить общую последовательность аминокислотных остатков в обеих фракциях инсулина, фракции А и В. [c.134]

Таким образом, белок - это активное начало всего живого, а его способность к структурной организации собственной аминокислотной последовательности и других молекул является элементарным фундаментальным качеством живой материи, которое обусловливает специфические особенности биологических систем всех последующих уровней. Своеобразие белков особенно отчетливо проявляется при сопоставлении с молекулами другого важнейшего класса природных соединений, дезоксирибонуклеиновых кислот. Если белок является активным началом живой материи, то ДНК следует отнести к ее потенциальному началу, которое, однако, молекула нуклеиновой кислоты не в состоянии самостоятельно реализовать ни в отношении собственной пространственной формы, ни в отношении своей функции. [c.108]

Любопытный эксперимент по проверке предсказательной способности различных эмпирических корреляций между первичной и вторичными структурами был проведен с аденилаткиназой. Исследователям, занимающимся разработкой предсказательных схем, были разосланы данные по аминокислотной последовательности белка с предложением определить его структурные особенности. При этом никто из них не был информирован заранее о результатах расшифровки трехмерной структуры аденилаткиназы. Полученные ответы с предсказаниями вторичной структуры белка были опубликованы вместе с экспериментальными данными [102]. Сопоставление теоретических и опытных данных, приведенных в табл. II.4, показывает, что ни один из методов определения вторичных структур не может считаться надежным. [c.261]

Анализ аминокислотных последовательностей имеет целью рационализацию огромного объема уже имеющихся данных о первичной структуре полипептидов. Основной метод этого анализа — установление элементов сходства в структурах разных белков. Сопоставление консервативных участков цепи с функциональными характеристиками молекулы позволяет объединить многие белки в одну группу. Например, рецепторы, связанные с О-белками (мускариновые, опиоидные, адренорецепторы и др.), образуют семейство с определенными сигнальными и фармакологическими свойствами. [c.75]

Из сопоставления представленных в табл. Ш.б энергетических вкладов от ван-дер-ваальсовых, электростатических и торсионных взаимодействий в низкоэнергетические конформации молекулы ангиотензина следует, что решающее значение в стабилизации пространственной структуры имеют ван-дер-ваальсовы, точнее дисперсионные взаимодействия или, иными словами, плотность упаковки аминокислотной последовательности. Между величинами /<,бщ и вдв четкой корреляции нет, хотя тенденции в их [c.273]

В табл. IIL22 приведены также энергетические вклады от ван-дер-ваальсовых (включающих водородные связи), электростатических и торсионных взаимодействий в низкоэнергетических конформациях а-эндорфина. Из сопоставления этих данных следует, что решающее значение в стабилизации пространственной структуры имеют невалентные, главным образом дисперсионные взаимодействия, или, иными словами, плотность упаковки гетерогенной аминокислотной последовательности. Между величинами i/общ и i/вдв нет четкой корреляции, хотя тенденции в их изменении аналогичны. Конформации А в среднем компактнее В и тем более С в таком же порядке возрастает относительная энергш . [c.356]

При оценке значимости совпадения вычисленных и опытных значений двугранных углов нужно иметь в виду то обстоятельство, что по ряду причин они не являются удовлетворительными количественными характеристиками пространственного строения белка, найденного теоретическими экспериментальным путем. Их величины зависят от длин связей и валентных углов молекулы, которые в двух случаях не могли быть идентичны. Так, полученные Дж. Дайзенхофером и У. Стайгеманом [10] при уточнении кристаллической структуры БПТИ по методу Даймонда [13] величины валентных углов С(МС С ) обнаруживают существенный разброс (95-124°), который не может отвечать реальной ситуации. Приведение углов х(ЫС С ) к действительно наблюдаемым у пептидов значениям (интервал 106-114°) неминуемо повлечет изменение найденных в работе [Ю] двугранных углов ф, у. оо основной цепи и Х боковых цепей. В нашем расчете была выбрана иная валентная геометрия белковой цепи, основанная на параметрах Полинга для длин связей [14] и усредненных значениях валентных углов пептидной группы [15]. Другая причина неполной корректности сопоставления структур по двугранным углам связана с точностью их расчета. Небольшие ошибки в значениях отдельных двугранных углов, особенно основной цепи, могут привести к значительному изменению всей структуры. Поскольку в расчете они неизбежны, на первый взгляд представляется даже бесперспективным теоретический кон-формационньп анализ белков. На самом деле такое опасение оказалось сильно преувеличенным. Вследствие высокой конформационной чувствительности потенциальной энергии, уникальности трехмерной структуры белка и большой гибкости пептидной цепи на ряде участков аминокислотной последовательности двугранные углы не являются независимыми друг от друга и отклонения расчетных значений одних углов от их истинных величин в той или иной степени компенсируются отклонениями других. Поэтому допускаемые в определении углов погрешности радикальным образом не сказываются на окончательном результате. Однако при сопоставлении их опытных и теоретических значений трудно оценить, насколько серьезно наблюдаемое численное расхождение между ними. [c.464]

Метод теоретического анализа использован для расчета пространственного строения природных пептидных антибиотиков, гормонов и их синтетических аналогов, содержащих от 5 до 30 аминокислотных остатков. На основе сопоставления теоретических и опытных данных изучены конформационные возможности олигопептидов. Для апробации физической теории структурной организации пептидов и метода расчета их конформационных возможностей использованы три способа. Первый из них связан с прямым сравнением теоретических и опытных значений геометрических параметров молекул. Во всех случаях, где такое сопоставление оказалось возможным, наблюдалось хорошее количественное согласие результатов теории и опыта. Второй способ имеет вероятностный характер и не требует для оценки достоверности результатов расчета знания экспериментальных фактов. Он основан на выборе для теоретического исследования объектов, расчет которых содержит внутренний, автономный контроль. Такими объектами могут служить пептиды, содержащие остатки цистеина, далеко расположенные друг от друга в цепи и образующие между собой дисульфидные связи. Априорное исследование ряда цистеинсодержащих пептидов, аминокислотные последовательности которых включали от 18 до 36 остатков, автоматически привело к выяснению пространственной сближенности остатков ys, отвечающей правильной системе дисульфидных связей. Наконец, третий способ проверки заключался в сопоставлении данных конформационного анализа белковых фрагментов с геометрией соответствующих участков трехмерной структуры белка, установленной с помощью рентгеноструктурного анализа. И здесь были подтверждены достоверность и высокая точность результатов априорного расчета (см. гл. 8-13). [c.588]

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]

Поразительные изменения свойств могут проистекать в результате замены всего лишь одной аминокислоты на другую в молекуле белка. Так, замена остатка глутаминовой кислоты на валин в одной из четырех полипептидных цепей гемоглобина резко изменяет его свойства и приводит к болезни — серповидной анемии. Изменение других аминокислотных остатков может, однако, давать незначительный эффект или вовсе не влиять на биологическую активность. Интересный пример такого рода эффектов можно наблюдать среди различных молекул цитохрома с, выделенных из организмов, которые находятся на очень различных стадиях эволюционного статуса [12]. Цитохромы действуют при биологическом окислении как переносчики электронов и один из них, цитохром с, может быть легко растворен и выделен. Полная аминокислотная последовательность цитохрома с была определена для белков из примерно 40 видов проведено сопоставление между различными последовательностями, а также с трехмерной (по данным рентгенографии) моделью цитохрома с сердца лошади. По-видимому, цитохром с не подвержен радикальным эволюционным изменениям, однако отдельные участки (особенно положения 70— 80 в последовательности из 104 аминокислот) совершенно неизменны, тогда как другие допускают изменения в довольно широких пределах. Важно, что участок аминокислотной последовательности, ответственный за перенос электронов, содержит шесть или более остатков различных аминокислот в различных видах. [c.223]

Именно таким образом был выделен ген целлобиогидролазы I, аналогично было проведено и выделение гена эндоглюканазы I T.reesei. Положение интронов удалось установить путем сопоставления расшифрованной структуры генов ферментов с их аминокислотными последовательностями и структурами соответствующих кДНК, не имеющих нитронов [1]. [c.106]

Хроматография гидролизатов проводилась при +4° С на колонке с фосфоцеллюлозой 2,4x25 см со скоростью 60 мл/час. Химотрипсиновый гидролизат лизоцима фракционировался с возрастающим градиентом pH аммонийно-ацетатного буфера от 3,4 до 9,0 и возрастанием концентрации от 0,02 до 0,3 М. Пепсиновый гидролизат фракционировался с возрастанием pH пиридин-ацетат-ного буфера от 3,9 до 5,4 и возрастанием концентрации от 0,05 до 0,45 М. Фракционирование по такой схеме дает очень хорошее групповое разделение пептидов (до 3—6 пептидов в одном пике). Сопоставление таких групп, полученных действием разных ферментов, позволяет составить полную аминокислотную последовательность исходного белка. [c.185]

Генетический код, используемый в митохондриях, удалось расшифровать с помощью сопоставления аминокислотных последовательностей митохондриальных белков с соответствующими фрагментами нуклеотидной последовательности митохондриальной ДНК. Так, оказалось, что и у дрожжей, и у млекопитающих триптофан кодируется как триплетом UGG, так и триплетом UGA, который, согласно табл. 12.1, служит терминаторным кодоном. Например, в аминокислотной последовательности субъединищ.1 II митохондриальной щ1тохром-с-оксидазы человека из пяти остатков триптофана три соответствуют кодону UGA, а два других-кодону UGG. Поэтому ясно, что кодон UGA в митохондриях человека не может выступать в роли терминатора трансляции. Расшифрованный таким образом генетический код, используемый в митохондриях человека, представлен в табл. 12.9. Среди других отличий от обычного универсального кода можно отметить то, что кодон AUA вместо изолейцина кодирует метионин, а триплеты AGA и AGG являются не аргининовыми кодонами, а сигналами терминации трансляции. [c.96]

Наконец, рассматривая распространенное предположение, что а-спираль у гетерогенной аминокислотной последовательности представляет собой самую компактную структуру, нужно отметить, что в данном случае наибольшей плотностью должны были бы обладать высокоспирализованные белки. Однако это не так. Например, плотность миоглобина и гемоглобина (1,35 и 1,34 г/см соответственно), состоящих на 75% из а-спиралей, оказывается даже несколько меньше плотности карбоксипептидазы, химотрипсина, рибонуклеазы и стафилококковой нуклеазы (1,39, 1,37, 1,41 и 1,39 г/см соответственно), имеющих незначительное содержание а-спиралей, которые к тому же очень искажены [125—129]. Отсутствие корреляции между спиральным содержанием и плотностью белка следует и из сопоставления значений плотности, полученных Козманом и соавт. [130] из расчета на основе известных координат атомов трехмерных структур. [c.264]

В конце 1970-х годов было проведено много исследований, посвященных различным аспектам корреляционного подхода к предсказанию вторичной структуры по аминокислотной последовательности. Однако они не внесли принципиально нового в решение обсуждаемой проблемы. Не претерпела серьезных изменений и надежность предсказательных алгоритмов, как предложенных вновь, так и сделанных ранее, модифицированных и опирающихся на значительно больший экспериментальный материал [140—157]. В этой связи интересны данные сопоставления конформационных параметров П. Чоу и Г. Фасмана [99] с параметрами, полученными таким же образом М. Левиттом из анализа приблизительно вдвое большего количества белков [153]. Исследователи обнаружили значительное различие в распределении остатков в двух наборах по их способностям образовывать и разрушать вторичные структуры. С помощью парамет- [c.266]

Из сопоставления продолжительности и эффективности свертывания белковой цепи в условиях in vivo и in vitro, а также независимости скорости клеточной сборки полипептида от содержания в аминокислотной последовательности остатков Pro напрашивался вывод [c.417]

Эволюция генов, кодирующих белковые домены. До сих пор мы рассматривали только изменения в аминокислотных последовательностях. Известно, однако, что белки имеют специфическую трехмерную структуру, которая обычно создается двумя или более расположенными друг за другом доменами , т. е. последовательностями с молекулярной массой в 20000, свернутыми таким образом, что количество контактов внутри домена оказывается намного больше, чем между последовательностями разных доменов. При сравнении доменов из разных белков обнаружилось, что конфор-мационное сходство распространено существенно шире, чем ожидалось на основании результатов сопоставления аминокислотных последовательностей. Белковые домены могут иметь очень похожие конформации и при отсутствии сходства в аминокислотных последовательностях. В ходе эволюции фиксация мутаций происходила только в том случае, если соответствующая аминокислотная замена не нарушала конформации белка [1979]. Согласно теоретическим расчетам, всего 200-500 доменов могли послужить основными единицами, из которых составлено громадное число различных белков, имеющихся у живьпс организмов. Как отмечалось в разд. 2.3.3, гены эукариот состоят из нескольких экзонов (экспрессируемых последовательностей ДНК), разделенных интронами (неэксп-рессируемыми последовательностями). Отдельные экзоны, по-видимому, часто содержат последовательности ДНК, кодирующие такой белковый домен. [c.19]

При биологическом синтезе пептидов их аминокислотная последовательность детерминирована генетически. Эволюционный подход к функциям РП позволяет разделить их на три основные группы в соответствии с онтогенетическим происхождением из разных зародышевых слоев и с последующим разделением жизненно важных функций организма между различными органами и тканями. На ранних стадиях развития зародышей различают три слоя дифференцированных клеток эндодерма — внутренний слой, мезодерма — промежуточный слой и эктодерма — наружный слой зародыша. Эта первая стадия дифференциации определяет дальнейшее развитие отдельных органов и тканей. Из эктодермы развиваются органы, с которыми связаны контактные, чувствительные и покровные функции это эпителий, головной и спинной мозг, сенсорные органы (зрения, слуха, обоняния). Эндодерма является основой для развития пищеварительного тракта, органов дыхания, внутренних органов (сердце, эндокринные железы и половые органы). Промежуточный слой — мезодерма обеспечивает формирование органов с опорными и трофическими функциями скелета, мышц, кровеносной системы, соединительной ткани. Структуры и тканеспецифичность известных регуляторных пептидов в определенной степени коррелируют с их родственным происхождением, а в ряде случаев структуры проявляют перекрестную тканеспецифичность. Схема объединения регуляторных пептидов в фуппы, соответствующие их происхождению, может быть использована для сопоставления их аминокислотных последовательностей со специфической активностью в организме. [c.62]

Митохондриальная транслирующая система тоже имеет общие черты с бактериальными белоксинтезирующими системами рибосомы митохондрий чувствительны к антибактериальным антибиотикам, синтез белка начинается с N-формилметионина. Однако есть и существенные различия. Самые поразительные из них выявляются при сопоставлении нуклеотидных последовательностей митохондриальных генов с аминокислотной последовательностью кодируемых ими белков. Например, триплет UGA, который служит в универсальном генетическом коде терминирующим кодоном, в митохондриях млекопитающих и дрожжей кодирует триптофан. Кроме того, отличаются значения нескольких других кодонов, причем здесь есть даже различия между кодами, действующими в митохондриях млекопитающих и дрожжей (табл. 9-4). Эти последние различия обусловлены особенностями митохондриальных тРНК, которые кодируются митохондриальным геномом и свойства которых мы подробнее рассмотрим позже. Почему генетический код в митохондриях отличен от кода бактерий и эукариот, пока не ясно. [c.58]

Анализ конг ретных замен в аминокислотной последовательности двух изоформ белка, связанных с изменением пролиферативной активности тканей, провели на примере сопоставления различий в амииокислотной последовательности двух изоферментов — ЛДГ1 и ЛДГэ у цыплят и свиней. [c.99]

Все протеолитические ферменты — фактор ХИа, фактор Х1а, фактор 1Ха, фактор Vila, фактор Ха и тромбин — ингибируются ДФФ, который для этого реагирует с определенным остатком серина в их молекулах. Аминокислотные последовательности вокруг этого остатка серина и других фрагментов, участвующих в образовании активного центра, почти одинаковы у факторов 1Ха, Ха, ХПа, тромбина и панкреатических эндопептидаз. N-концевые последовательности, освобождающиеся при активации зимогенов, также гомологичны с таковыми панкреатических протеиназ (табл. 3.3). Эти данные, а также сопоставление полных аминокислотных последовательностей тромбина [39], фактора X [40] и фактора IX [41] свидетельствуют о том, что факторы свертывания крови (синтезируемые в печени) и панкреатические протеиназы произошли от общего белка-пред-щественника и функционируют по одинаковому каталитическому механизму. Можно полагать, что структурные перестройки, происходящие при активации зимогенов после разрыва связи, также сходны между собой. При превращении фактора X в Ха, катализируемом фактором 1Ха или фактором УПа, происходит расщепление такой же связи Arg-Ile, как и у других зимогенов [42]. Превращение фактора IX в 1Ха, осуществляемое фактором Х1а, начинается с расщепления связи Arg-Ala, однако это еще не приводит к активации она наступает лишь при последующем расщеплении связи Arg-Ile. При переходе протромбина в тромбин вначале расщепляется связь Arg-Thr (без активации), а затем связь Arg-Ile, это приводит к активации. Для того чтобы превратить фибриноген в фибрин, тромбин расщепляет четыре связи Arg-Gly, а для превращения фактора XIII в Xllla —одну связь Arg-Gly. [c.52]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология