Белок-главная проблема

Если же обратиться к проблеме белка - главному предмету нашего рассмотрения, то приходится констатировать, что становление нелинейной неравновесной термодинамики прошло практически незамеченным для составляющих эту проблему задач, в том числе задачи структурной организации белковых молекул - исходной в логической цепочке, связывающей строение белка с его функцией и структурами надмолекулярных систем. Между тем предпринимаемые уже в течение трех десятилетий попытки подойти к решению вопроса, используя эмпирические подходы, равновесную термодинамику и формальную кинетику, неизменно терпят неудачу. Оставаясь нерешенной, структурная задача сдерживает рассмотрение всех последующих и создание теоретической молекулярной биологии - науки, столь же необходимой для понимания процессов жизнедеятельности, как молекулярная физика и квантовая химия для трактовки физических и химических свойств органических и неорганических низкомолекулярных соединений. А. Сент-Дьердьи писал "Мы действительно приблизимся к пониманию жизни только тогда, когда наши знания обо всех структурах и функциях на всех уровнях - от электронного до надмолекулярного - сольются в единое целое", и далее "...одним из основных принципов жизни является организация мы понимаем под этим, что при объединении двух вещей рождается нечто новое, качества которого не адекватны и не могут быть выражены через качества составляющих его компонентов" [37. С. 11-12]. [c.89]

Садиков В. С. Проблема белка. Главнейшие представления в области химии [c.143]

Рассматривая конформации сравнительно простых олигопептидов, мы уже сталкивались с проблемой многих минимумов, осложняющей отыскание оптимальной структуры. Применительно к потенциальным функциям глобулярных белков эта проблема становится еще более острой. В самом деле, потенциальная функция лизоцима — белка, состоящего из 129 остатков,— должна иметь не меньше, чем 3 локальных минимумов, а скорее всего еще больше из-за влияния дальних взаимодействий. Следовательно, главная цель должна заключаться не просто в поиске минимума, а в предсказании той небольшой области 258-мерного пространства (ф, 1 з), которая соответствует глобальному минимуму (строго говоря, следует искать минимум свободной энергии). [c.392]

Пептидная связь. Главной структурной единицей белков и пептидов является пептидная (амидная) связь —СО—N14—. Согласно современным представлениям, пептидная связь в белках является практически плоской, ее основные параметры приведены на рисунке 33. В обычных условиях наблюдаются лишь небольшие отклонения от плоской системы (до 5 — 10 ) большие деформации возможны в напряженных циклических системах. Пептидная связь примерно на 10% короче обычной, простой С—N и имеет характер частично двойной связи — =N . При изучении этой проблемы Л. Полинг и Р. Кори, анализировавшие методом рентгеноструктурного анализа ряд модельных ди- и трипептидов, предложили в 1948 — 1955 гг. объяснять особую природу связи С—N резонансом между двумя формами пептидной связи а и б. [c.85]

Одной из важных проблем белковой химии является вопрос о расположении пептидных цепей или микроструктур белка с их циклическими группировками внутри молекулы белка. Эта проблема еще не имеет достаточного экспериментального обоснования для своего разрешения. Здесь приходится довольствоваться или почти исключительно одними предположениями, или данными, главным образом, рентгеновских анализов со свойственной им степенью достоверности. [c.322]

Синтез и структура макромолекул ДНК, РНК и белка являются главной проблемой исследований молекулярной биологии. Молекулярная биология, как раздел биологической науки, изучает свойства и структурные особенности химических соединений, главным образом макромолекул, в связи с их биологическими функциями, а также природу физических и химических процессов, механизм химических реакций, лежащих в- основе [c.303]

Почти все белки плазмы человека, кроме альбумина, представляют собой гликопротеины. Многие белки клеточных мембран содержат значительные количества углеводов (см. гл. 42). Вещества групп крови в ряде случаев оказываются гликопротеинами, иногда в этой роли выступают гликосфинголипиды. Некоторые гормоны (например, хорионический гонадотропин) имеют гликопротеиновую природу. В последнее время рак все чаще характеризуется как результат аномальной генной регуляции (см. гл. 57). Главная проблема онкологических заболеваний, метастазы,—феномен, при котором раковые клетки покидают место своего происхождения (например, молочную железу), переносятся с кровотоком в отдаленные части тела (например, в мозг) и неограниченно растут с катастрофическими последствиями для больного. Многие онкологи полагают, что метастазирование, по крайней мере частично. [c.299]

Теория оптической активности пока еще не позволяет установить точную структуру белка по спектру КД, хотя, как будет видно позже, в случае нуклеиновых кислот дело обстоит несколько лучше. Осложнения возникают из-за того, что очень часто хромофор не является асимметричным, а его асимметрично возмущают соседние группы. Кроме того, в случае белков (когда спектры КД регистрируют в области поглощения пептидных связей) имеется осложнение другого рода так как полипептид-ная цепь принимает многие конформации, зависящие от точной локализации пептидных связей в белке, спектр соответствует усредненным конформационным параметрам. Поэтому на практике используется эмпирический подход, заключающийся в том, что получают спектр ДОВ или КД молекул, структура которых точно определена методом рентгеноструктурного анализа, и устанавливают связь спектра со структурой молекулы. Этот спектр затем сравнивают со спектром белка, структура которого неизвестна, Главная проблема, которая возникает при использовании этого подхода, состоит в необходимости сделать допущение (которое редко доказывается), что структура макромолекулы в растворе (известно, что ДОВ и КД регистрируют в растворе) почти такая же, как в пленке, кристалле или сухом порошке (которые используют для рентгеноструктурного анализа), приготовленных с использованием того же растворителя. [c.466]

Главный акцент сделан на характеристику структуры белков и нуклеиновых кислот — прежде всего в плане описания их химических свойств и методов химического синтеза. Хотелось бы подчеркнуть, что рассмотрение проводится главным образом на уровне первичной структуры, когда детально, шаг за шагом, ана-лизируется множественная реакционноспособность этих биополимеров, объясняются их свойства на основе химических превращений функциональных группировок и их ансамблей. Что же касается проблемы химического синтеза, то она изложена весьма полно и отражает сложившиеся сейчас подходы к искусственному получению как олигомеров, так и достаточно крупных биополимеров этого типа. [c.6]

Если еще сравнительно недавно среди ученых шли споры об общих принципах строения белков (о типе связи аминокислот друг с другом), то теперь органическая химия перешла к углубленному изучению отдельных конкретных белков, к выяснению их химического строения. Объектами этого изучения служат главным образом белковые гормоны, ферменты, сравнительная простота которых (невысокая молекулярная масса) облегчает задачу исследователя. В то же время изучение именно этих объектов позволяет подойти к решению огромной важности проблемы — связи физиологической активности и химического строения белка. [c.342]

Рассмотренные в этой главе методологические вопросы теоретического конформационного анализа были разработаны для исследования пространственного строения низкомолекулярных органических соединений. Что же касается нашей темы - структурной организации белков, то задача такого масштаба перед расчетным методом не ставилась, и поэтому многие важнейшие вопросы, вставшие на пути к априорному расчету нативных конформаций белковых макромолекул, остались незатронутыми. Так, даже в принципе не была обсуждена сама возможность использования классического подхода, предполагающего независимость электронного и конформационного состояний молекулы. Если считать справедливыми изложенные в этой главе бифуркационную и физическую теории структурной организации белка, то доказательство применимости механической модели к данному объекту является самой главной и прежде всего требующей ответа задачей. Однако принципиальная возможность использования полуэмпирического конформационного анализа в исследовании белков также еще не предопределяет положительного решения других вопросов. Необходима методология, специально разработанная для расчета пространственного строения белковых молекул. Верхним пределом применимости изложенного метода конформационного анализа, как показано ниже, являются лишь три- и в простейших случаях тетра- и пентапептиды. Таким образом, второй важнейший вопрос на пути к решению проблемы структурной организации белка заключается в создании специфического методологического подхода, в который существующий метод конформационного анализа вошел бы как составная часть. [c.107]

В основе биологических процессов, их высокой эффективности, строгой избирательности, взаимообусловленности и автоматизма лежат тонкие структурные соответствия взаимодействующих соединений, определяемые главным образом спецификой пространственной организации и динамическими конформационными свойствами белковых молекул. Поэтому решение практически любой биологической проблемы неминуемо сталкивается с необходимостью изучения трехмерных структур белков. Уровень наших знаний [c.5]

При переходе от молекулярных систем к надмолекулярным структурам живых клеток и организмов мы встречаемся со специфическими проблемами физики конденсированных сред. Биологические мембраны, сократительные системы, любые клеточные структуры имеют высоко специализированное гетерогенное строение. Во всех функциональных надмолекулярных структурах определяющую роль играют белки, взаимодействующие с другими органическими молекулами (например, с липидами в мембранах) и с различными ионами, начиная с малых ионов щелочных и щелочноземельных металлов. В гетерогенных надмолекулярных системах реализуется специальное динамическое поведение, ответственное в конечном счете за важнейшие явления жизнедеятельности. Это поведение определяется особым состоянием биологических надмолекулярных систем. Мембраны имеют жидкое или жидкокристаллическое строение, белки плавают в липидном море . Сократительные белковые системы, ответственные за превращение химической энергии (запасенной преимущественно в АТФ) в механическую работу, т. е. системы механохимические, построены из различных фибриллярных белков, взаимодействующих друг с другом. Естественно, что внутримолекулярная и молекулярная подвижность, т. е. конформацион-ные движения, играют главную роль в динамике надмолекулярных структур. В конечном счете электронно-конформационные или ионно-конформационные взаимодействия лежат в основе всей клеточной динамики. [c.611]

Главной проблемой является синтез in vivo таких соединений, как белки и нуклеиновые кислоты со строго определенным строением. По этому вопросу имеется хороший обзор Шпигельмана [1928]. Теория матрицы , которой он придерживается, открывает широкие возможности для участия Н-связей. Действие ферментов также относится к реакциям матричного типа [1584]. В этом случае требуется несколько меньшее соответствие в строении, чем при синтезе генетических продуктов. Фермент и субстрат должны соприкасаться лишь на небольшой части своей площади [50]. Н-Связи могут способствовать такому соприкосновению и тем самым влиять на специфичность реакции. [c.287]

Хотя растительные белки в целом по питательной ценности уступают животным белкам, тем не менее при определенной комбинации растительных белков организм обеспечивается полной и сбалансированной смесью аминокислот. Так, например, белки кукурузы содержат мало лизина, но достаточное количество триптофана, тогда как белки бобов богаты лизином, но содержат мало триптофана. В отдельности ни один из этих белков нельзя считать хорошим . Однако смесь бобов и кукурузь содержит необходимое человеку количество незаменимых аминокислот. Такая смесь, известная под названием суккоташ (блюдо из кукурузы и бобов), была интуитивно открыта индейцами Нового Света. Раздельное использование только бобов на завтрак и только кукурузы на обед неизбежно нарушит полезную комбинацию этих растительных белков. Жители Востока также научились комбинировать определенные растительные продукты для получения полной с точки зрения питательной ценности смеси аминокислот примером такой комбинации может служить сочетание риса с соевыми бобами. В Центральной и Южной Америке, где недостаток белков в пище был обычным явлением, международный комитет по проблемам питания включил в рацион полноценную питательную смесь, известную под названием Тпсарагша , содержащую сравнительно дешевые растительные белки, главным образом кукурузы, сорго и хлопковых растений. Каждый из компонентов этой смеси сам по себе обладает низкой питательной ценностью, однако в совокупности они образуют белковую смесь, эквивалентную по питательной ценности белкам молока. [c.825]

Попробуем теперь разобраться в том, как можно достигнуть таких правильных геометрических очертаний, какие имеет митотический аппарат, ибо это вскоре станет нашей главной проблемой. Исходя из одного только внешнего вида, старые гистологи пришли к убеждению, что центриоли действительно являются центрами, вызывающими образование нитей митотического аппарата. Так как форма этих телец в разных клетках может быть различной, будем обозначать их общим термином центры . Нити растут, по-видимому, из центров. Другой теории никто не выдвигал, хотя многие предполагают, что часть нитей, а именно те из них, которые связывают хромосомы с полюсами клетки, может возникнуть из хромосом. Переводя это на химический язык, мы можем выдвинуть рабочую гипотезу, заявив, что форма митотического аппарата определяется центрами, в которых путем образования дисульфидных связей возникают нити. Эти центры должны, таким образом, создавать условия для полимеризации. Опыты с митотическим аппаратом, выделенным при помощи дигитонинового метода, свидетельствуют до некоторой степени в пользу этого предположения. Если на митотический аппарат слегка воздействовать тиогликолевой кислотой, то растворяется все, кроме шарообразных участков в области звезд. По-видимому, в этих местах 8—8-мостики белков отличаются наибольшей прочностью. Мы далеки от понимания того, как образуется митотический аппарат, но [c.207]

Первые препараты сывороточного трансферрина были получены по методу Кон [16], а также фракционированием с помощью сульфата аммония в сочетании с осаждением этанолом [1]. Впо--следствии стали использовать ионообменную хроматографию, которая проще и, вероятно, мягче, чем методы, в которых используется спирт [17]. Последнее замечание, по-видимому, имеет некоторое значение, так как Шэйд [18] указывал, что некоторые препараты трансферрина могут быть физиологически неактивны, хотя их способность связывать железо остается неизменной. Самой главной проблемой при очистке трансферрина было отделение его от связанного с гемом сывороточного белка, гемопексина. Кристаллизацию сывороточного трансферрина проводили следующим образом постепенно добавляли спирт к концентрированному раствору белка [19] с одновременной диффузией спирта в раствор белка во время его концентрирования в аппарате для ультрафильтрации [20] кристаллы были также выделены из концентрированных растворов при низкой ионной силе и низких значениях pH [13]. [c.333]

Главная проблема — поддержание стерильных условий. Легко загрязнить как то, что вводится в ферментер, так и то, что из него выводится. С опытом инженерные технологии улучшались, и хорошим примером успехов, достигнутых в использовании асептических методов, является производство белка одноклеточных, названного прутином (разд. 12.12.3). [c.64]

В соответствии с данным нами выше определением, одной из принципиальных особенностей надмолекулярных биоструктур является их упорядоченность. Если вопрос о моделировании этапа возникновения неупорядоченных полимеров так или иначе поддается экспериментальной разработке [4, 6, 8, 20], то проблема возникновения упорядоченности в процессе предбиологической эволюции все еще остается открытой. Важное значение придавал этой проблеме А. И. Опарин [8 . Дж. Бернал полагал, что вопрос о развитии упорядоченности структуры первых полимеров — нуклеиновых кислот и белков является одной из ключевых проблем биопоэза, а может быть и вообще главной проблемой [2] . Этот процесс, по его мнению, мог осуществляться двумя путями либо сначала образуются случайные последовательности, а затем среди них происходит отбор на ре- [c.18]

В заключение отметим, что при электрофорезе мембранных липопротеидов главная проблема связана с их растворением. Даже в 1%-ном ДДС-Na при 100° не удается добиться надежного растворения. Между тем липопротеиды хорошо растворяются в смеси 6 г глицина и 10 мл 98%-ной муравьиной кислоты. Электрофорез можно вести в 13 М НСООН (50%). Для этого полимеризуют гель в воде, потом его вынимают, вымачивают в 13 М НСООН и с каплей глицерина вставляют в трубку, диаметр которой на 0,1—0,2 мм больше, чем у той, которая использовалась при полимеризации. В ней и ведут электрофорез [Мок-ras h, 1978]. В другом варианте электрофореза водонерастворимых белков в качестве рабочего буфера геля использовали смесь фенола, этиленгликоля и воды в соотношении 3 2 3 (масса/объем/объем). Мономерный акриламид реагирует с фенолом, поэтому полимеризацию ПААГ в пластинах проводили опять-таки в водной среде, которую затем путем вымачивания геля заменяли описанной выше смесью [Pusztai, Watt, 1973]. [c.88]

Для белков главными стандартами являются три формы по-ли-L -лизина а-спираль, р-форма и беспорядочный клубок, спектры ДОВ и КД которых показаны на рис. 16-10, Л. Если допустить, что не существует других конформаций и что боковые цепи аминокислот не оказывают влияния на спектры, тогда путем простого графического сложения можно рассчитать ожидаемую кривую для белка, содержащего смесь этих трех конформаций. Пример показан на рис. 16-10, , где изображены наблюдаемая и рассчитанная кривая КД миоглобина (структура которого точно известна из данных рентгеноструктурного анализа). Как можно видеть, анализ является достаточно хорошим, хотя и нет полного совпадения. Такое графическое сложение просто выполнить для расчета кривой белка с известной струк-турой. Однако более интересная проблема — определение вклада трех форм в случае белка с неизвестной структурой — является серьезной задачей, которая решается путем подбора кривых с помощью ЭВМ. Для этого осуществляют неггрерывную подгонку, изменяя долю каждой кривой, и проводят суммирование, пока не будет получена наблюдаемая кривая. [c.467]

Главной проблемой при фильтрации пива является забивание мембран. Особенности процесса пивоварения таковы, что время от времени в фильтруемой жидкости может оказываться много различных частиц, а также нагрузка на мембрану укорачивает ее срок службы. Другой проблемой является забивание мембран сложными веществами коллоидной структуры, такими, как клейковина (глюканы, пентозаны), образующимися из зерна и сопровождающими весь процесс получения пива. Очистку мембран от веществ такого типа можно по необходимости проводить с помощью ферментов, способных разлагать полисахариды и белки. Последние вызывают помутнение ттива при его охлаждении (например, с целью удлинения срока хранения), [c.197]

Хотя рекомбинантные белки могут быть экспрессированы в разных тканях трансгенных животных, продукция целевых белков в молочной железе с секрецией в молоко остается самым привлекательным способом получения белков, важных прежде всего для медицинских целей. В такой системе рекомбинантные белки легко собирать и очищать. Например, коза в период лактации может произвести до 800 л молока в год при содержании в нем рекомбинантного белка около 5 г/л, т. е. около 4 кг этого белка в год. Таким образом, относительно небольшое стадо трасгенных коз может продуцировать в составе молока сотни килограммов рекомбинантного белка в год при его низкой стоимости. Главной проблемой пока остается создание такого стада и его сохранение. [c.458]

Главной проблемой, стоящей перед человечеством (и, в частности, перед развивающимися странами), является взрывоподобный рост населения. В 1988 г. требовалось накормить 4 млрд "ртов", а в 2000 г. - 6 млрд. Естественно, что традиционное сельское хозяйство не сможет удовлетворить пищевые потребности растущей численности населения, особенно белковым питанием. Уже в настоящее время Мевдународная Организация питания и сельского хозяйства (ГАО) предсказывает резкое увеличение пропасти в обеспечении белком мевду развитыми и развивающимися странами. По меньшей мере 25% мирового населения в настоящее время страдает от голода или недостатка питания и несоразмерно большая часть этого населения живет в развивающихся странах, где засушливый климат и мало плодородные почвы затрудняют ведение продуктивного сельского хозяйства. [c.54]

Человек в течение длительного времени потреблял белки, выделенные главным образом из растений и животных. В последние ]1,есятилетия ведутся работы по искусственному получению белковых веществ (синтезированы инсулин, рибонуклеаза). Э го очень важная проблема, так как эксперты Всемирной организации здравоохранения считают, что примерно половина населения земного шара находится в состоя ши белкового голодания, а мировая нехватка пищевого белка составляет около 15 млн. г в год при норме потребления белка в сутки взрослым человеком 115 г. [c.260]

Гель-фпльтрацию широко используют для определения молекулярных масс биополимеров, особенно белков. Чем меньше белок, тем больше объем элюции его с колонки (Fr) это, как мы видели,— основной закон гель-фильтрации. Графики селективности ясно указывают иа наличие линейной связи между логарифмом молекулярной массы белка (log М) и величиной Ка (или К ) в определенном интервале значений М для каждого типа геля. Казалось бы, задача этим решается. Достаточно определить в эксперименте значение для данного белка — и с помощью фирменного графика селективности можно будет найти log М, а следовательно, и М. Если довольствоваться весьма приближенным результатом, то можно так и поступить. Однако при более пристальном изучении этой проблемы с целью получить относптельно точные значения М она оказывается значительно слояшее. Прежде всего, фирменные графики селективности носят ориентировочный характер, и для разных партий одного и того же геля истинные зависимости log М от Кдч отличаются друг от друга. Это можно обойти, если построить самому такой график (калибровочную прямую) с помошью набора белков известной массы. Но тут-то и возникает главная трудность. Какие белки выбрать для такого построения Ответа на этот вопрос поищем сначала для случая нативньсх белков. [c.145]

Предположение о согласованности в нативной конформации белка всех внутримолекулярных взаимодействий открывает принципиальную возможность для поэтапного, фрагментарного подхода к решению проблемы структурной организации белковой макромолекулы. Это можно осуществить путем последовательного анализа трех видов взаимодействий, определяющих конформационное состояние каждого аминокислотного остатка в трехмерной структуре. К ним следует отнести, во-первых, взаимодействия атомов одного остатка между собой и с атомами двух смежных пептидных групп (ближние взаимодействия), во-вторых, взаимодействия остатка с соседними в последовательности остатками (средние взаимодействия) и, в-третьих, взаимодействия остатка с удаленными по цепи остатками (дальние взаимодействия) (рис. 1.1). Предложенное разделение взаимодействий до некоторой степени условно. Однакр среди возможных других оно представляется наиболее естественным и, как можно будет убедиться впоследствии, удобным с методологической точки зрения. Выделение трех видов невалентных взаимодействий (а не двух или четырех) не является полностью формальным, так как они довольно четко различаются по своим функциям в организации пространственной структуры молекулы белка. Но главное все же состоит не в способе разделения взаимодействий. Последовательное рассмотрение ближних, средних и дальних взаимодействий, как и взаимодействий, разделенных иным способом, может иметь смысл и привести к предсказанию нативной конформации белка только в том случае, если отобранные на предшествующих этапах наборы конформационных состояний аминокислотных остатков будут непременно включать состоя-Иия, удовлетворяющие условиям последующих этапов. Гарантом здесь Является постулированное в теории положение о согласованности всех видов взаимодействий валентно-несвязанных атомов в нативной конформации белка. [c.105]

В упомянутых исследованиях основное внимание уделялось спиральным конформациям гомополипептидов, на которые в то время возлагали большие надежды как на ближайших структурных аналогов белков. Действительно, пространственное строение синтетических полипептидов и белков определяется одними и теми же видами взаимодействий между валентнонесвязанными атомами и одинаковой природой этих взаимодействий. Химическая регулярность синтетических полипептидов допускает реализацию ограниченного числа периодических структур, которые, как показали рассмотренные исследования, сравнительно легко оцениваются теоретически. Они-то прежде всего и привлекали к себе внимание, поскольку трехмерные структуры белков представлялись в соответствии с концепцией Полинга-Кори набором регулярных вторичных структур. Автор не стоял на этих позициях и уже тогда был убежден, что гетерогенность аминокислотных последовательностей белков должна вести не только к регулярным, но главным образом к множеству апериодических структур. Наши исследования в данной области, начавшиеся в 1968 г, [20] также под влиянием работы Рамачандрана и соавт. [58], имели иное назначение. Они были направлены исключительно на изучение конформационных возможностей свободных монопептидов и после своего завершения составили содержание первого этапа на пути к решению структурной проблемы белковых молекул. Главные цели этих первых конформационных иссле- [c.156]

В представленном в этом разделе кратком описании расчетных методов нашли отражение основные тенденции развития конформационного анализа пептидов и белков в последнее время. Несмотря на многочисленность и видимое разнообразие новых теоретических разработок, их сближает ряд общих черт принципиального характера, причем тех же самых, что были присущи предшествующим теоретико-методологическим исследованиям. Отмечу лишь три таких особенности. Во-первых, практически все предложенные методы расчета исходят из предположения, что нативная трехмерная структура белка имеет самую низкую внутреннюю энергию. Поэтому конечная цель каждого метода состоит в установлении глобальной конформации молекулы по известной аминокислотной последовательности. Такое предположение, сформулированное более 40 лет назад, до сих пор не встретило каких-либо противоречий со стороны экспериментальных фактов и, следовательно, может считаться оправданным. Во-вторых, в последние годы, как и ранее, во всех случаях предпринимались попытки подойти к расчету глобальной конформации белка путем усовершенствования предсказательных алгоритмов, процедур минимизации и вычислительной техники. Надежды на решение структурной проблемы по-прежнему связываются не с более глубоким проникновением в молекулярную физику белка и разработкой соответствующих теорий, а главным образом с достижением в области методологии теоретического конформационного анализа и развитием компьютерной аппаратуры. Между тем такой подход в принципе не может привести к априорному расчету глобальной конформации белка. В разделе 2.1 уже указывалось, что перебор со скоростью вращательной флуктуации (10 с) всех мыслимых конформационных состояний даже у низкомолекулярной белковой цепи (< 100 остатков) занял бы не менее 10 лет. Следовательно, при беспорядочно-поисковом механизме сборка белка как в условиях in vivo в процессе рибосомного синтеза, так и в условиях in vitro в процессе ренатурации не может осуществляться через селекцию конформации всех локальных минимумов потенциальной поверхности. Реальные же возможности самых совершенных современных методов расчета ограничены независимым анализом тетра- и пентапептидов, рассчитанных четверть века назад. Ни один из существующих теоретических методов не в состоянии проводить конформационный анализ сложных олигопептидов, а тем более белков, без привлечения дополнительной информации - результатов прямого эксперимента, касающегося исследуемого объекта, или статистической обработки имеющихся структурных данных. В-третьих для всех предложенных методов расчета характерно отсутствие классификации пептидных структур, оправданной с физической точки зрения и [c.246]

Одно из главных положений теории пространственной организации белков состоит в предположении о наличии в нативных конформациях макромолекул согласованности ближних, средних и дальних взаимодействий (см. часть II). На этом утверждении строится поэтапный подход к априорному предсказанию трехмерных структур природных полипептидов, поскольку только при гармонии в белковой глобуле всех внутриостаточных и межостаточных невалентных взаимодействий атомов становится возможным и оправданным разделение конформационной проблемы белка на ряд связанных между собой менее громоздких проблем и их последовательное решение. Это же положение отражает суть термодинамической бифуркационной теории свертывания белковой цепи, объясняющей возможность, направленность и предел протекания по беспорядочно-поисковому механизму спонтанного, нелинейного неравновесного процесса сборки высокоорганизованной пространственной структуры из флуктуирующей полипептидной цепи. [c.413]

Поиски решения проблемы структурной самоорганизации белковых молекул, начатые еще в 1920-х годах К. Мейером и Г. Марком и продолженные У. Астбэри, М. Хаггинсом, Л Бреггом, Дж. Берналом, Л. Полингом и другими выдающимися исследователями, велись на протяжении почти всего текущего столетия История этих поисков изложена в предыдущем томе данного издания. Настоящая книга посвящена теоретическим аспектам проблемы и анализу работ последних двух десятилетий. Теоретические разработки последнего периода можно разбить на две большие группы, каждая из которых, в свою очередь, подразделяется на множетво вариантов. Во всех случаях главным препятствием на пути к познанию механизма свертывания белковой цепи в нативную конформацию считается проблема идентификации глобального минимума среди практически бесконечного количества локальных минимумов потенциальной поверхности белка. [c.520]

В гл. 9 были рассмотрены результаты теоретического анализа ангиотензина П (АТ П), Asp -Aгg2-VaP-Tyr -VaP-His6-Pro -Phe [378]. Исследование конформационных возможностей октапептидного гормона позволило установить его структурную организацию и тем самым определить набор низкоэнергетических пространственных форм, потенциально являющихся биологически активными. Следующая задача заключается в выявлении в найденном наборе оптимальных конформаций структур АТ П, актуальных для реализации гормональной активности, и определении конкретных связей между ними и функциями. Это тема следующего, четвертого, тома издания "Проблема белка". Здесь же на примере главным образом АТ II только отметим некоторые причины, сдерживающие установление принципов структурно-функциональной организации гормонов, а также покажем, что достижение цели немыслимо без решения обратной структурной задачи. [c.566]

Книга 111ульца и Ширмера Принципы структурной организации белков — первая в мировой литературе монография, в которой рассматриваются общие вопросы пространственного строения белков и на этой основе их биологические функции. Основное достоинство книги — широкий охват рассматриваемых вопросов, причем главное внимание направлено на механизм свертывания полипептидной цепи в нативную конформацию белка и на структурно-функциональную зависимость. Обсуждение различных аспектов структурной проблемы белка проведено на высоком профессиональном уровне. [c.6]

Несмотря на то что целый ряд исследований посвящен взаимосвязи структуры 1,4-бенздиазепинов и их активности до настоящего времени механизм действия этих препаратов остается неизвестным. Фармакологическая активность бенздиазепинов зависит от многих факторов, таких, как метаболизм, всасывание, распределение, выделение из организма и связывание с белками плазмы крови. Все это является главным звеном проблемы молекулярно-биологического поиска, направленного синтеза и изучения механизма действия данной группы лекарственных средств. Полученные результаты и обобщения служат основой, на которой строится и развивается научная и рациональная фармакотерапия заболеваний п фармакопрофилактика. [c.160]

Имеется также ряд неисследованных возможностей и в проблеме биосинтеза хинонов. В настоящее время выяснено, что они синтезируются по двум (иногда трем) главным биосинтетическим путям, однако пока детали этих путей изучены на слищком малом числе примеров. Необходимо отметить, что в данном случае мы имеем интересную ситуацию, когда два соверщенно различных пути используются для биосинтеза очень сходных и даже одних и тех же соединений. Это позволяет разрабатывать вероятные пути и механизмы биосинтеза индивидуальных природных хинонов. Существует также щиро-кий простор для экспериментального выяснения биосинтетических путей, ведущих к тем или иным соединениям, и изучения принимающих в них участие ферментных систем, которые, за очень редкими исключениями, остаются соверщенно неисследованными. Пока нет никаких данных, касающихся регуляции биосинтеза хинонов. К проблемам, созревщим для биохимического изучения, можно отнести также локализацию хиноновых пигментов внутри клетки, возможную связь хинонов с белками или другими веществами и функции хинонов в тканях. [c.123]

Главным методом, с помощью которого в настоящее время определяется третичная структура белка, является рентгеноструктурный анализ кристаллических образцов. Для рентгеноструктурного анализа необходимо получение монокристаллов белков. Проблема кристаллизации часто оказывается весьма сложной и требует не только соответствующего методического арсенала, но и высокого экспериментального искусства, а порой и просто везения. Для анализа кристаллов относительно простых соединений можно пользоваться так называемыми прямыми методами. В большинстве случаев оказывается необходимо ввести в молекулу белка тяжелый атом (например, атом ртути), причем так, Зтобы пространственная структура белка суш ественно не искажалась — это известная проблема изоморфного замещения. Кристалл изоморфного производного белка и служит основным объектом исследования. [c.99]

Конечно, все сказанное здесь носит скорее гипотетический, оценочный характер и, вероятно, еще недостаточно для конструктивного решения проблемы. Как мы указывали, неопределенности, связанные с выбором конформаций отдельных остатков и расплывание на больших расстояниях приводят к тому, что главную роль в формировании пространственной структуры могут играть уже гидрофобные взаимодействия. Если предположить, что только эти взаимодействия формируют пространственную структуру, то для поиска оптимальной структуры необходим совсем иной критерий. Тогда молекулу белка, грубо говоря, можно представить в виде бус, в которых более или менее случайно разбросаны белые и черные бусинки, соответствующие гидрофильным и гидрофобным остаткам. Решение оптимальной задачи в этом случае сводится к нахождению такой пространственной структуры, в которой возможно большее число белых бусинок находится на поверхности глобулы, а возможно большее число черных — внутри и в контакте друг с другом. Конечно, имея ввиду формирование структуры белка с К-конца, требуется найти соответствующее метастабильное состояние. Эта задача совсем не так проста, поскольку для ее решения требуется математически сформули- [c.159]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология