Разрушение дисульфидных связей

Как уже указывалось выше (см. стр. 223), сравнительно мягкие воздействия на белок, не разрывающие пептидных связей, могут привести к утрате биологической функциональности — происходит денатурация белка. Она может быть вызвана нагреванием, механическим воздействием (ультразвук), изменением pH, действием различных химических агентов (например, мочевины). Денатурация состоит в разрушении пространственной структуры белковых молекул при сохранении первичной структуры цепей. Денатурированная молекула белка оказывается в состоянии статистического клубка с ограничениями, налагаемыми дисульфидными связями, или без них. Для глобулярных белков процесс денатурации сводится к переходу глобула — клубок. [c.242]

РАЗРУШЕНИЕ ДИСУЛЬФИДНЫХ СВЯЗЕЙ [c.76]

Существует три метода разрушения дисульфидных связей, ни один из которых не является полностью безупречным. [c.77]

Процесс завивки волос, хотя и не имеет никакого биологического значения, служит примером различных способов вмешательства во вторичную и третичную структуры. Водная завивка использует свойство воды пропитывать белковую ткань, которая размягчается за счет разрушения водородных связей между амидными группами в белке и образования новых водородных связей с молекулами воды. При высушивании вновь образуются водородные связи внутри белка, который за счет этого сохраняет задаваемую форму. При перманентной химической завивке сходный результат достигается другим путем. Сначала дисульфидные мостики белка восстанавливают до тиольных групп с помощью специальной жидкости, после чего проводят окисление с образованием в новом направлении дисульфидных связей, закрепляющих нужную форму волос. [c.303]

Разрушение дисульфидных связей. [c.66]

Один из белков, обладающих наибольшей концентрацией поперечных связей, присутствует в так называемой кератиновой матрице . Разрушение дисульфидных связей в этом белке лежит в основе химической завивки волос (перманент). Для этого используется какое-либо тиоловое соединение, под действием которого осуществляется восстановительный разрыв поперечных дисульфидных связей. После укладки волос окисление на воздухе приводит к образованию новых поперечных связей. [c.101]

Уменьшение размеров рибонуклеазы после разрыва 8—8-свя-зей и блокирования ацетамидными группами не вызывает сомнения. Эти результаты примечательны тем, что более плотная упаковка возникает после нарушения третичной структуры, после ликвидации удерживающих третичную структуру белка дисульфидных связей. Причем скручивание белка в плотную упаковку происходит не только за счет тирозин-карбоксильных водородных связей, но и в результате участия амидных группировок, без которых этого эффекта не наблюдается, хотя макромолекула и не развертывается существенным образом. Полученные данные объясняют полную реактивацию рибонуклеазы при реокислении, наблюдавшуюся Анфинсеном и другими [10]. Вместе с тем подобное явление не следует рассматривать как универсальное, так как в ряде белков разрушение 8—З-связей вызывает столь значительное разворачивание макромолекулы и увеличение ее размера, что воспроизведение нативной структуры при реокислении из-за [c.198]

Прежде чем перейти к методам, которые химики применяют для разрушения ( анализа ) и получения ( синтеза ) биологически активных полипептидов, рассмотрим три полиамида, представляющие интерес с медицинской точки зрения,— окситоцин, вазопрессин и инсулин. Обратите внимание на то, что аминокислотная последовательность двух из них почти одинакова, хотя они выполняют совершенно различные физиологические функции. Все три полипептида содержат дисульфидную связь (—8—3—) и утрачивают [c.401]

Для изучения последовательности расположения аминокислотных остатков в молекуле белка прежде всего разрушают его пространственную структуру. Если объектом изучения являются белки, имеющие четвертичную структуру, проводят дезагрегацию их молекул и выделяют отдельные субъединицы. Разрушение третичной структуры белков начинают с расщепления дисульфидных связей, которые, как установлено, являются одним из основных типов связей, стабилизирующих третичную структуру. Разрушение дисульфидных связей проводят, как правило, в условиях, при которых происходит разрыв и водородных связей. В результате наблюдается одновременное разрушение вторичной и третичной структур белковой молекулы. [c.33]

Ответ. При обесцвечивании волос (обычно при комнатной температуре 3-6%-ми растворами Н2О2 при pH 9+11 в течение 15-60 мин) происходит, кроме разрушения красящего пигмента волос меланина, разрушение примерно 1/3 всех дисульфидных связей кератина. Единственным устойчивым производным оказываются НС СН2-80з-остатки Очевидно, что прочной фиксации молекул красителя на этих группах происходить не может. [c.364]

Для разрушения дисульфидных связей в молекуле белка используют методы их окисления и восстановления. Наиболее широкое применение получил метод окисления 5—5-связей до сульфоновых кислот с помощью надмуравьиной кислоты. Этот [c.33]

Снижение прочности шерсти в мокром состоянии при разрушении дисульфидных связей волокна иллюстрируется данными, приведенными на рис. У1-2. Следует отметить, что прочность в сухом состоянии в меньшей степени зависит от числа поперечных химических связей в волокне. Уменьшение прочности в мокром состоянии является характернейшим результатом разрушения дисульфидных связей при действии каких-либо химических реагентов. [c.403]

При фотохимическом разрушении шерсти под действием света и атмосферных условий происходит разрыв дисульфидных связей, отщепление серы и ее окисление до сернистой и серной кислот, ускоряющих гидролиз пептидных связей. Все это влечет за собой понижение прочности волокна. [c.18]

При разрушении части дисульфидных связей волосы можно растянуть более, чем в два раза по сравнению с первоначальной длиной. Рентгенограмма таких волос показывает, что цепи кератина в них имеют структуру типа складчатого слоя. По-видимому, в этом случае соседние полипептидные цепи в слое параллельны, т. е. направлены в одну сторону (на аминокислотный остаток вдоль оси приходится 325 пм, в 2,17 раза больше, чем в а-спирали), а не антипараллельны (длина остатка 350 пм в 2,33. раза больше, чем в а-спирали). [c.433]

Общая функция дисульфидных связей состоит в повышении стабильности свернутых белков (см. разд. 8.4 и работы [94] и [108]). Поэтому не вызывает удивления тот факт, что разрушение некоторых мостиков S—S не влечет за собой нарушения функций белка табл. 4.1). Например, в случае а-амилазы можно восстановить все три дисульфидных звена и это не уменьшит ферментативной активности [109]. Однако известно много примеров белков, в которых дисульфидные связи несут весьма специфические функции. [c.67]

В процессе ренатурации белка одним из определяющих параметров является его концентрация, поскольку необходимо, чтобы внутримолекулярные взаимодействия преобладали над межмолекулярными. Это особенно существенно в том случае, когда нативный активный белок содержит внутримолекулярные дисульфидные связи. Когда дисульфидные связи в нерастворимых белковых включениях оказываются разрушенными при использовании тиоловых реагентов или образовании производных — 5-сульфонатов, восстановление правильных дисульфидных связей достигается применением смесей восстановленных и окисленных тиоловых реагентов, таких, как глутатион. Должны быть выбраны оптимальные концентрации и соотношение вое- [c.120]

По отношению к щелочам, наоборот, не стойка дисульфидная связь —5—5—, на разрушении которой в процессе расщепления высокомолекулярных тиоколов основан принцип получения низкомолекулярных тиоколов в среде сульфогидрата натрия при температуре 80° С, [c.150]

Для проявления биологической активности в молекуле инсулина обязательно должны присутствовать дисульфидные связи и С-концевой остаток аспарагина. При разрушении связей —8—8— и протеолизе инсулин полностью инактивируется. Рецепторы инсулина обнаружены во многих типах клеток организма. Комплекс инсулин — рецептор обладает способностью резко изменять проницаемость клеточных мембран для глюкозы, аминокислот, ионов Са " , К" , На" , тем самым ускоряя их транспорт во внутриклеточное пространство. Кроме того, инсулин влияет на синтез и распад гликогена в печени и мышцах, синтез жиров в печени и жировой ткани и другие биосинтетические процессы, в которых используется глюкоза. Все инициируемые инсулином изменения направлены на ускоренное использование глюкозы, что приводит к снижению ее концентрации в крови в этом и проявляется наиболее яркий эффект физиологического действия инсулина. [c.299]

Если преобладают дисульфидные поперечные связи, разрыв по этим связям более вероятен, чем по углерод-углеродным связям в углеводородной полимерной цепи поэтому весьма возможно, что реверсия обусловлена разрывом дисульфидных связей. Известно, что органические полисульфиды при температурах выше 140 распадаются по связям 5—8. Осколки могут присоединить атом водорода и превратиться в тиолы. Кроме того, известно, что при вулканизации образуется сероводород , который также может способствовать разрушению сетки поперечных связей . [c.249]

Гаррис показал, что шерсть, в которой дисульфидные связи разрушены путем восстановления, значительно менее устойчива к разрушающему действию химических реагентов и биологическим воздействиям если эти поперечные связи вновь создать, шерсть восстанавливает свои первоначальные ценные свойства. Если же путем восстановления разрушить поперечные дисульфидные (цистиновые) связи, а затем создать их в виде тиоэфирных поперечных связей, химическая устойчивость и устойчивость к биологическим воздействиям модифицированной шерсти даже улучшаются. Модифицированная таким образом шерсть не поедается молью. Все искусственные белковые волокна нуждаются в такого рода поперечных связях, так как все они неустойчивы в разбавленных щелочах, что несомненно объясняется наличием карбоксильных групп. Хотя в природных веществах, применяемых для переработки в искусственные белковые волокна, вероятно, имеются поперечные связи, эти вещества не могут быть переведены в раствор до тех пор, пока эти связи не разрушены. Так, например, шерсть можно растворить лишь в растворах щелочей или сернистого натрия, вызывающих разрушение поперечных цистиновых связей. [c.95]

И, наконец, большой интерес представляет вопрос об обратимых изменениях пространственной структуры фермента после разрыва дисульфидных связей и разрушения третичной и частично вторичной структуры. В табл. 10 приведены некоторые данные для ферментов, способных обратимо восстанавливать свою структуру после разрыва дисульфидных связей. Однако для значительного числа ферментов после разрушения четвертичной структуры не удается вернуться к нативной конформации белковой глобулы. [c.126]

Смит [243] детально изучили образование поперечных связей в двух белках — альбумине и кератине и привели данные о взаимодействии с этими белками 21 сшивающего агента, которые реагируют с аминогруппами белков. Растворимый белок альбумин обрабатывали сшивающим агентом в водном растворе, а осуществление сшивания определяли непосредственно в этом растворе, измеряя изменения молекулярного веса методом светорассеяния. В шерсти же, которая имеет дисульфидные поперечные связи естественного происхождения, образование новых сшивок можно было определять после первоначального разрушения дисульфидных мостиков. [c.427]

Для разрушения ди- и полисульфидных связей проводят обработку исходных вулканизатов 1 М. раствором н-гек-сантиола в пиперидине, в вакууме, в течение 48 ч. Неразрушенные связи относят К моносульфидным и углерод-углерод-ным. Содержание дисульфидных связей определяется по разности густот сетки до и после обработки изопропилмеркап-таном и н-гексантилом. [c.93]

Денатурация белка в классическом смысле определялась как любая непротеолитическая модификация уникальной структуры нативного белка, приводящая к определенным изменениям химических, физических и биологических свойств [388]. Из этого определения исключаются изменения состояния ионизации, если только они не сопровождаются конформационными переходами. Денатурация может происходить в результате нагревания, изменения pH и добавления неполярных растворителей или некоторых специфических денатурирующих реагентов, например мочевины или солей гуанидина. Она также может быть вызвана восстановительным или окислительным разрывом дисульфидных связей, которые стабилизуют нативные конформации некоторых белков. Денатурация, как правило, сопровождается уменьшением растворимости белка. Это можно легко понять, так как гидрофобное взаимодействие, стабилизующее нативную конформацию, приводит к межмолекулярной агрегации, если полипептидные цепи принимают вытянутые конформации. Другим характерным последствием денатурации является раскрытие реакционноспособных групп, которые расположены внутри третичной структуры и становятся доступны воздействию реагентов при разрушении этой структуры. К числу наиболее пригодных методов наблюдения за процессами денатурации принадлежат спектроскопические измерения, измерения оптической активности и определение каталитической активности ферментов или биологической активности гормонов. Конформационные переходы при денатурации включают ряд процессов, которые в различной степени могут сказываться на каждом из наблюдаемых изменений, и поэтому понятие степени денатурации бессмысленно, если не будет установлен критерий, с помощью которого денатурация измеряется. Эта точка зрения иллюстрируется рис. 44, на котором изображено изменение оптической активности, поглощения света и ферментативной активности рибонуклеазы [389]. [c.136]

При ферметативном гидролизе дисульфидная связь между двумя остатками цистеина, образующими дисульфидный мостик, может разорваться еще до воздействия надмуравьиной кислотой. Дисульфидный мостик может также связывать две разные цепи друг с другом. В этих случаях после разрушения дисульфидных связей при диагональном электрофорезе можно обнаружить два смещенных компонента. [c.108]

Чтобы выяснить расположение дисульфидных связей, белок подвергают ферментативному или частичному кислотному гидролизу и выделяют цистинсодержащие пептиды. Разрушение дисульфидной связи каждого из таких пептидов приводит к образованию двух более простых фрагментов, изучив строение которых можно установить расположение дисульфидных мостиков в исходной молекуле [c.84]

А как обстоит дело с выбором объекта в изучении проблемы структурной организации белков и, в частности, в важной ее составной части — задаче свертывания и развертывания белковой цепи Находится ли в центре большого количества работ в этой области изучение простейших белков, которое постоянно стимулирует и направляет исследования более сложных и определяет их возможности Хотя среди множества изучаемых белков, безусловно, есть и простейшие, однако нельзя сказать, что они находятся в центре внимания, и решение структурных проблем белка, как и отдельных задач проблемы, сознательно строится по определенной программе. С этих позиций и будут рассмотрены последующие работы по денатурации белков. Однако предварительно необходимо оговориться, что в данном случае следует понимать под простейшим, модельным объектом и каким требованиям он должен отвечать. Модельный белок, по-видимому, должен быть низкомолекулярным. Но не все белки с короткой цепью могут считаться простейшими, особенно в отношении их денатурационных свойств. Например, один из самых маленьких белков — инсулин — совсем не является простым и типичным и, согласно К. Анфинсену и соавт. [58], при разрушении дисульфидных связей не ренатурирует. Это связано с тем, что инсулин образуется путем протеолитического расщепления проинсулина и содержит две цепи. Следовательно, белок должен быть не только низкомолекулярным, но состоять из одной цепи. Желательно также, чтобы цепь свертывалась в глобулярную форму, представляющую собой один домен. [c.357]

В. Изменение первичной структуры протеина С. Г. Разрушение дисульфидной связи в молекуле протеина С. [c.323]

Помимо суперпродукции, повышенной гидро-фобности и неправильного образования дисульфидных связей формированию водонерастворимых конгломератов чужеродных белков в Е. со// способствуют и другие факторы, которые пока точно не известны. Однако совершенно ясно, что в нерастворимых включениях белок, по крайней мере частично, денатурирован, а для его перевода в растворимую форму требуется полная денатурация с разрушением дисульфидных связей. Для растворения белковых телец включения их обрабатывают в жестких денатурирующих условиях додецилсульфатом натрия, гуа-нидингидрохлоридом, мочевиной и т. п. с добавлением 2-меркаптоэтанола, дитиотреитола и др. Заключительным этапом очистки таких белков является их ренатурация, необходимая для получения функционально активного продукта. Удельная активность ре-натурированного генно-инженерного белка при этом часто не достигает уровня, свойственного природной форме. Получаемый таким образом препарат содержит балласт в виде измененных форм целевого белка, который может вызывать негативные эффекты при попадании в организм человека или животных. Поэтому при конструировании бактериальных штаммов — продуцентов эукариотических белков медицинского назначения необходимо стремиться к получению целевого белка в растворимом виде и не допускать его преципитации. Наиболее просто добиться высокого уровня продукции эукариотического белка без формирования телец включения можно, создавая штаммы, секретирующие этот белок в окружающую среду. Продуктивен также подход с использованием экспрессирующих векторов широкого круга хозяев и последовательным введением полученных на их основе гибридных плазмид в разные бактерии для поиска оптимальной пары. [c.284]

Для М1ЮГИХ Т. бактерий характерна четвертичная структура, в к-рой две субъединицы (домены) соединены дисульфидными связями. Субъединицы выполняют разные ф-ции. Как правило, ббльшая по мол. массе субъединица выполняет роль рецептофильного фрагмента молекулы, благодаря чему осуществляется специфич. избират. сорбция Т. на пов-сти клеток (нейронов и др.). После рецепции Т. на пов-сти мембран клетки происходит локальное разрушение ее оболочки и разрыв дисульфидных связей между субъеди- [c.602]

Важнейшим достижением в изучении механизмов структурной организации белков явились экспериментальные исследования Крейтона 1970-1980-х годов, особенно его работы, посвященные эмпирическому подходу к изучению промежуточных состояний обратимой денатурации цистинсо-держащих белков [29, 30]. Разработанные Крейтоном методы позволяют Идентифицировать дисульфидные связи, регулировать скорость их образования и разрушения и по последовательности возникающих промежуточных MOHO-, ди- и т.д. S-S-продуктов следить за ходом свертывания белковой цепи. Предпринятое им на этой основе исследование пути свертывания панкреатического трипсинового ингибитора [29] опережает и сейчас, по прошествии двух десятилетий, научный уровень аналогичных работ по ренатурации других белков. Подход Крейтона, однако, неприемлем для белков, лишенных S-S-мостиков. [c.86]

Кристалл-токсины слабо растворяются в воде. В щелочной среде (pH >11) происходит их гидролиз, связанный с разрушением сульф-гидрильных групп. При инкубации кристаллов в течение 2 часов при pH = 12,0, происходит разрыв 40% дисульфидных связей и растворение 83% белка. Механизм действия кристаллов заключается в превращении протоксина в токсин, наблюдающийся в кишечнике восприимчивого насекомого под действием протеаз, близких по специфичности трипсину и хемотрипсину. [c.393]

Физические агенты. Денатурация белков может осуществляться и за счет действия различных физических агентов. Наиболее общим и наиболее изученным денатурирующим воздействием является нагревание. Тепловое движение полипептидных цепей вызывает как разрыв водородных связей между ними, так и нарушение взаимодействия гидрофобных групп. При постепенном повышении температуры можно наблюдать иногда признаки ступенчатого, скачкообразного течения процесса денатурации. По-видимому, процесс разрушения водородных связей в нативных молекулах имеет кооперативный характер, что позволяет говорить о температуре и теплоте плавления а-спиральных участков у ряда белков. Денатурированные нагреванием белки легко агрегируют и выпадают в осадок, хотя коагуляция представляет собой вторичное явление. Вероятно, коагуляция является результатом возникновения дополнительных дисульфидных мостиков, солеобразных и вторичных водородных связей между различными молекулами. То, что коагуляция тесно связана с образованием дисульфидных связей, подтверждается тем фактом, что д-хлормеркурибензоат ингибирует свертывание. В свою очередь коллаген, не содержащий сульфгидрильных групп, при нагревании превращается в растворимую желатину. [c.186]

Очень важный и принципиальный вопрос химии белка заключается в том, определяется ли вторичная и третичная структура белка однозначно его первичной структурой, т. е. порядком чередования аминокислот в полинентидной цепи. Ответ на этот вопрос дается опытами Анфинсена, выполненными с рибопуклеа-зой. В белке 8—8-мостики постепенно разрывались путем восстановления меркаптоэтанолом в растворе 8М мочевины. По мере разрушения дисульфидных связок происходит инактивация фермента рибонуклеазы, вплоть до полного исчезновения каталитических свойств. После окисления сульфгидрильных групп воздухом наблюдается полный возврат к исходному белку как в отношении числа мостиков, так и ферментативной активности. В этом случае сшивка 8—8-связей осуществляется обязательно в том же порядке, как в активном белке. Однако известны и противоположные примеры, особенно если белок состоит из нескольких цепей, соединенных дисульфидными сшивками. Так, например, восста- [c.85]

Первичная структура стабилизируется ковалентньши связями пептидной, а в некоторых пептидах и дисульфидной. Разрушение ковалентных связей первичной структуры — гидролиз 1) кислотный — в 6 н. НС1, 100—110 °С, 24 ч 2) ферментативный — с помощью протеолитических ферментов в желудке при pH 1,5-5,0, в двенадцатиперстной кишке при pH 8,6. [c.33]

Уменьшение прочности волокон шерсти после восстановления раствором сульфита при pH 3,6—11 было изучено Стовесом [275]. Как и предполагалось, разрушение дисульфидных поперечных связей приводило к заметному снижению прочности волокон в мокром состоянии. [c.406]

Влияние излучений высоких энергий на белки привлекает все больший интерес исследователей. Открытие Чарлзби [365] реакции сшивания полиэтилена под действием ионизирующей радиации стимулировало развитие обширной области радиационной физики и химии макромолекул. В настоящее время достоверно установлено, что радикалы, образующиеся в полимерах под действием излучения, могут рекомбинировать с образованием поперечных химических связей между соседними цепями. Однако хорошо известен также процесс деструкции полимеров под действием излучения, причем в случае уже упоминавшегося полиэтилена, нанример, сумма числа образующихся двойных связей и разорванных связей основной цепи равна числу образующихся в продукте сшивок [380]. Было показано, что действие ионизирующих излучений на белки приводит к разрушению дисульфидных [364, 371], пептидных [366] и водородных связей [367]. В монографии Бовея [362] подробно рассмотрены вопросы действия на белки рентгеновского излучения, у-лучей, электронов, нейтронов, протонов и а-частиц. В ранее опубликованном обзоре Мак-Ларена [363] рассмотрены наиболее важные достижения в этой области до 1949 г. [c.430]

Из большого числа известных фактов почти бесспорно вытекает, что дисульфидная связь неустойчива к ультрафиолетовому облучению. Однако, если в веществе не имеется достаточного числа дисульфидных связей, ультрафиолетовое облучение может разрушать другие сравнительно лабильные связи. Например, разрывом единственной дисульфидной связи, имеющейся в молекуле яичного альбумина [425], не представляется возможным полностью объяснить разрушения, происходящие при облучении этого белка ультрафиолетовым светом. [c.439]

Полипептиды в растворе сохраняют способность к агрегации, поскольку у них имеются внутримолекулярные ковалентные связи, такие, как дисульфидные мостики. Если необходимо полностью разрушить эти связи, к солюбилизирующему агенту добавляют восстановители тиоловых групп — дитиотрейтол (ДТТ) или 2-меркаптоэтанол (2-МЭ). Другой метод, который может быть использован для разрушения внутримолекулярных дисульфидных связей, — получение производных в форме 5-сульфона-тов. Такой подход был использован в случае А- и В-цепей инсулина [11] (табл. 4.15). Есть ли необходимость в полном разрушении таких связей, можно определить, только исследуя процесс ренатурации белка и восстановления его активности. Не всегда необходимо полностью разрушать дисульфидные связи между отдельными цепями молекулы при ренатурации белковой молекулы можно создать условия, обеспечивающие тиол-дисульфидный обмен с образованием мономерных молекул, соединенных дисульфидными связями (разд. 4.3.5). [c.118]