Четвертичная структура, т.е. расположение субъединиц

В последние годы М. Перутц, Д. Кендрью и другие исследователи установили, что для части глобулярных белков четвертичная структура создается отнюдь не образованием нескольких пластов субъединиц, а за счет их своеобразного расположения в пространстве. Так, четвертичная структура гемоглобина очень проста и симметрична четыре субъединицы расположены как бы на вершинах тетраэдра. [c.179]

Еще один белок с установленной четвертичной структурой представляет собой фермент глутаминсинтетазу из Е. соН, катализирующий образование глутамина из глутамата и аммиака за счет энергии АТР (гл. 19). По сравнению с гемоглобином или гексокиназой это намного более сложный олигомерный белок. На рис. 8-14 показано взаимное расположение 12 субъединиц глутамин-синтетазы. [c.204]

Подавляющее большинство ферментов — глобулярные белки и лишь немногие из них — фибриллярные (например, миозин). Для того чтобы охарактеризовать структуру фермента, как и любого иного белка, необходимо знать размер и форму его молекулы, молекулярный вес, аминокислотную формулу, т. е. природу и количество составляющих его аминокислот, их расположение (последовательность) в цепях, число пептидных цепей, их упаковку и пространственное расположение в молекуле фермента, способ соединения и расположение субъединиц, т. е. четвертичную структуру ферментного белка. Об этих свойствах белков было сказано в главе 2. Здесь приводятся лишь дополнительные сведения, характерные для белков — ферментов. [c.71]

После того как методами ультрацентрифугирования установлено наличие четвертичной структуры у фермента, дальнейшее определение пространственного расположения субъединиц, очевидно, требует какого-либо другого подхода, например применения метода дифракции рентгеновских лучей. [c.10]

Под первичной структурой полифункционального полимера понимается последовательность его мономерных звеньев в цепи, под вторичной структурой — пространственное взаимодействие таких звеньев между собой (в частности, спиральные участки молекул), под третичной структурой — укладка таких участков в целой молекуле полимера. Под четвертичной структурой понимается пространственное расположение отдельных взаимодействующих макромолекул, объединенных в общую единицу (например, четвертичная структура белка может состоять из нескольких субъединиц). [c.359]

Положение о четвертичной структуре высокомолекулярных белков было подкреплено исследованиями вирусных белков, расположение субъединиц которых оказалось упорядоченным в еще большей степени. В вирусе табачной мозаики 2000 совершенно идентичных субъединиц, по размерам приблизительно равных молекуле миоглобина, расположены по спирали, обвивающей стержневую молекулу нуклеиновой кислоты. Полиэдральные формы вирусов обязаны своими правильными очертаниями упорядоченному поверхностному расположению белковых субъединиц. По всей вероятности, для каждого индивидуального белка существует в биологических условиях одна-единственная вторич- ная, третичная и четвертичная структура, уникальность которой [c.151]

Расширяющееся в настоящее время применение вакцин в ветеринарной медицине делает их производство важной сферой применения методов генетической инженерии. Однако их использование осложняется тем, что условием иммуногенной активности антигенных детерминант любого типа является экспонирование, определяющееся их поверхностным расположением и степенью доступности для взаимодействия с антителами. Иными словами, иммуногенные и антигенные свойства вирусных белков сильно зависят от их вторичной, третичной и четвертичной структур. Именно этот факт является причиной значительно более низкой иммуногенной активности субъединиц, в которых локализованы главные антигенные детерминанты. [c.252]

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]

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ СТРУКТУРА, Т.Е. РАСПОЛОЖЕНИЕ СУБЪЕДИНИЦ [c.19]

Наиболее достоверную информацию о расположении субъединиц в четвертичной структуре дают рентгеноструктурные и электронно-микроскопические данные. Для этого часто оказывается достаточным выполнить рентгеноструктурные исследования с низким [c.129]

Напротив, олигомерные белки, состоящие из субъединиц нескольких типов (или имеющие контакты нескольких типов), довольно часто диссоциируют поэтапно. Исходя из данных о составе и организации таких промежуточных ассоциатов, можно иногда сделать вывод об особенностях расположения субъединиц в исходной четвертичной структуре. Например, в гемоглобине часто встречаются превращения типа 0202 2а/3. В димерах связываются между собой всегда одни и те же а- и /3-субъединицы, откуда следует, что один тип а-/3-контакта более стабилен, чем другой. Это указывает на то, что тетрамер имеет симметрию 2- Ряд структур, согласующихся с симметрией С2 и составом а2 2г представлен на рис. 2.47. [c.132]

Обычно четвертичные структуры делят на два типа. Для многих белков типично глобулярное расположение субъединиц. В тех случаях, когда субъединицы тождественны, они почти всегда расположены симметрично однако разрешены только некоторые определенные четвертичные структуры, так как сами по себе субъединицы асимметричны. Возможны следующие типы симметрии аксиальная, диэдрическая и кубическая. Другие белки объединяются в спиральные четвертичные структуры, в которых соседние субъединицы связаны между собой винтовой симметрией. Длину таких структур или распределение длин регулируют различные механизмы. [c.146]

Поскольку симметричная модель не касается деталей взаимодействия субъединиц, в предыдущем разделе не было необходимости обсуждать геометрию ассоциации субъединиц, т.е. четвертичную структуру белков. Однако в последовательной модели учитывать геометрические факторы необходимо, потому что различное расположение субъединиц приводит к различным зависимостям степени насыщения от концентрации лиганда. То обстоятельство, что в последовательной модели уделяется большое внимание геометрическим факторам и что каждый тип геометрии взаимодействия субъединиц должен рассматриваться отдельно, привело к широко распространенному, но ошибочному заключению, что эта модель является более общей и более сложной, чем симметричная. Следует подчеркнуть, что для любой заданной геометрии взаимодействия субъединиц обе модели приблизительно одинаково сложны, причем ни одна из них не яв- [c.186]

Молекула глобина состоит из 141 — 146 аминокислотных остатков, расположенных в строго определенном порядке. Последовательность аминокислот в белке называется его первичной структурой. Пространственное взаиморасположение соседних мономеров в полипептидной цепи именуется вторичной структурой, а трехмерная конфигурация белковых субъединиц — структурой третичной. Четвертичная же структура гемоглобина реализуется во взаимной организации четырех субъединиц в составе функционирующей молекулы. [c.208]

Термин четвертичная структура относится к макромолекулам, в состав к-рьк входит неск. полипептидных цепей (субъединиц), не связанных между собой ковалентно. Такая структура отражает способ объединения и расположения этих субъединиц в пространстве. Между собой отдельные субъединицы соединяются водородными, ионными, гидрофобными и др. связями. Изменение pH н ионной силы р-ра, повышение т-ры или обработка детергентами обычно приводят к диссоциации макромолекулы на субъединицы. Этот процесс обратим при устранении факторов, вызывающих диссоциацию, может происходить самопроизвольная реконструкция исходной четвертичной структуры. Явление носит общий характер по принципу самосборки функционируют многие биол. структуры. Способность к самосборке свойственна и отдельным фрагментам Б.-до-меиам. Более глубокие изменения конформации Б. с нарушением третичной структуры наз. денатурацией. [c.250]

ЛИ, которую играют в поддержании структуры те или иные связи, различают несколько структурных уровней. Первичная структура белка определяется числом и последовательностью ковалентно связанных аминокислот. Полипептидная цепь благодаря водородным связям, образующимся между кислородными атомами карбонильных групп и азотными атомами амидных групп, приобретает вторичную структуру она может образовать спиральную конфигурацию (а-спираль) или конфигурацию так называемого складчатого слоя. Третичной структурой называют определенное пространственное расположение пептидной цепи, обусловленное взаимодействием между различными ее боковыми группами. В поддержании третичной структуры участвуют другие водородные связи, ионные связи и неполярные (гидрофобные) взаимодействия. Поперечные связи, соединяюище различные участки полипептидной цепи, могут быть и ковалентными таковы, например, дисульфидные связи, образующиеся при окислении SH-rpynn. И наконец, благодаря взаимодействиям нескольких полипептидных цепей могут возникать надмолекулярные агрегаты. Такое строение (при котором белок состоит из определенного числа полипептидных цепей, или субъединиц) называют четвертичной структурой. При физиологических условиях белок находится в водной фазе. Поэтому между белками и диполями воды тоже имеет место взаимодействие. Полярные группы гидратированы. Факторы, вызывающие изменение заряда белков (концентрации ионов Н, Са , Mg , К и др.), неизбежно влияют также на степень гидратации, а тем самым и на степень набухания белков. [c.43]

В создании четвертичной структуры принимают участие силы взаимодействия между отдельными группами, расположенными на поверхности белковых глобул. Такими силами могут быть водородные связи, электростатическое взаимодействие разноименно заряженные групп, ван-дер-ваальсово взаимодействие боковых радикалов аминокислот. Часто ассоциация субъединиц в сложные комплексы является основой биологической активности последних. Например, для проявления активности щелочной фосфатазы необходимо предварительное объединение двух ее субъединиц. Иногда мы имеем и обратную картину, когда фер-йентативная активность обнаруживается только после разъединения составляющих белковой молекулы (дегидрогеназа фосфо-глицероальдегида). Однако необходимо сразу же подчеркнуть, [c.95]

Ферритин лошади был получен в двух основных кристаллических формах — кубической и орторомбической, а апоферритин — в кубической и тетрагональной формах [35, 36]. Кубические формы, имеющие форму октаэдра, изоморфны. Это дает возможность прямо наблюдать влияние железа на дифрактограмму. Молекулы плотно упакованы, межмолекулярные расстояния составляют 130 А. Пространственная группа Р432 формально указывает на то, что каждая молекула содержит 24л идентичных субъединиц, но их расположение в кристаллах орторомбической структуры свидетельствует о более низкой молекулярной симметрии. Дифрактограммы как кубических, так и орторомбических кристаллов показывают, что молекулы могут иметь псевдоикосаэдральную симметрию. Четвертичная структура, предложенная для объяснения этой симметрии и большинства химических данных, состоит из 20 белковых субъединиц, занимающих 20 граней икосаэдра [36, 60]. Эта структура изображена на рис. 8,3, а. Есл такое расположение корректно, симметрия кубических кристаллов должна статистически возникать из нескольких молекулярных ориентаций. Предложенная ранее модель [35] с октаэдрической, а не с икосаэдральной симметрией показана на рис. 8.3, б. В этой модели 24 субъединицы [c.306]

Предполагаемая модель мономера показана на рис. 12.1. С помощью октаэдрического расположения шести сфер можно объяснить все типы контуров мономеров, наблюдаемые через электронный микроскоп правильный шестиугольник, квадрат, прямоугольник и ромб. Если молекулярная масса действующих субъединиц достигает 68000—70 000 [23], то, согласно о ктаздрической модели Левина [44], для объяснения наблюдаемых контуров мономера необходимо расположить 12 более мелких субъединиц попарно в вершинах октаэдра. Здесь возникает вопрос, обладает ли пептид одного типа, образующий одну субъединицу, стерическими возможностями для создания предполагаемой четвертичной структуры. [c.406]

Молекулы гемоглобина. Молекула человеческого гемоглобина состоит из четырех полипептидных цепей. Молекула гемоглобина обозначается общей формулой ОгРг, которая показывает, что в состав молекулы входят две пары сходных цепей глобина [1348]. Большинство разновидностей гемоглобина человека имеют идентичные а-це-пи и различаются по другим цепям. К каждой цепи глобина в специфическом участке присоединяется молекула небелковой природы гемогруппа, или гем (рис. 4.34). Четыре глобиновые цепи, каждая со своим гемом, образуют функциональную молекулу гемоглобина, которая переносит кислород из легких в ткани. Молекула глобина построена из 140 с небольшим аминокислот, которые расположены в строго определенном порядке (рис. 4.35). Последовательность аминокислот в белке (например, в гемоглобине) считают его первичной структурой. Пространственное расположение соседних остатков называется вторичной структурой, а трехмерное расположение белковых субъединиц-третичной структурой (рис. 4.34). Термин четвертичная структура относится к взаимной организации четырех субъединиц в составе функционирующей молекулы. [c.72]

I — расположение пептидных групп II — ориентация водородных связей во вторичний TpyKiype белков III — третичная структура Субъединицы гемоглобина IV — схематическое изображение четвертичной структуры гемоглобина. [c.67]

РИС. 1.5. Четвертичная структура гемоглобина. Он состоит из четырех субъединиц, с каждой из которых связан гем. Имеется ось симметрии второго порядка, расположенная в середине молекулы н перпендикулярная плоскости рисунка. Поворот на 180° переводит а, в положение а2 и /3, — в положение (Зу Поскольку пепи а и 8 почти идентичны, имеются также две оси симметрии псевдовторого порядка, идущие в горизонтальном и вертикальном направлениях в плоскости рисунка при повороте [c.18]

Другие спектроскопические методы при условии, что молекулы могут быть упорядочены, позволяют установить ориентацию определенных участков вторичной структуры или отдельных звеньев в рамках третичной структуры. В случае четвертичной структуры имеется много различных подходов, которые позволяют определить число и типы субъединиц. Обычно они сводятся к аккуратному количественному исследованию интактной системы и измерению молекулярной массы всех субъединиц. Если система достаточно велика по размерам, то геометрию расположения субъединиц можно установить с помощью электронного микроскопа. В противном случае сведения о ней могут быть получены с помощью химических методов (например, пришивание) или некоторых физических методов, даюыщх информацию о расстояниях. Если система состоит из малого числа субъединиц, иногда можно получить данные о структуре путем тщательного анализа гидродинамических данных. [c.25]

Если при функционировании происходят структурные изменения, прежде всего необходимо выяснить, на каком структурном уровне они осуществляются и какие участки в них вовлечень . Можно подумать, что в случае окси- и дезоксигемоглобина (рис. 1.5) главное структурное изменение, сопровождающее оксигенацию, состоит в перестройке четвертичной структуры, но это не обязательно так. Кислород связывается с группами гема, расположенными вблизи участков контактирования четырех субъединиц белка. Но для того, чтобы произошло изменение четвертичной структуры, свойства остатков на поверхности должны быть как-то изменены. Действительно, когда кислород связывается с гемом гемоглобина, атом железа в геме сдвигается, что вызывает ряд небольших изменений третичной структуры, изменяющих поверхность субъединиц. Эти изменения не менее важны для понимания механизма кооперативного связывания кислорода гемоглобином, чем значительно более заметные изменения четвертичной структуры. Иногда в макромолекуле не происходит структурных перестроек при связывании с ней другой молекулы, но зато последняя претерпевает такие изменения. Прекрасным примером такого рода является связывание гексасахарида с молекулой фермента лизоцима. Как показано на рис. 1.12, один из участков связывания сахара в молекуле лизоцима не способен присоединять сахар в нормальной конформации кресла. Для того чтобы произошло такое связывание, сахарное кольцо должно деформироваться и перейти в форму полукресла, что энергетически не выгодно. Тем не менее этот переход осущестмяется, так как затрата энергии с лихвой компенсируется энергией связывания остальных молекул сахара. Грубо говоря, лизоцим способен использовать энергию связывания, сконцентрировав ее в одной точке углеводного комплекса. Это помогает разрыву связи С—О в одном из сахаров, что является частью механизма каталитического действия фермента. [c.34]

Последовательность аминокислот, ковалентно связанных в нолинептидную цепь, называется первичной структурой белка. Полипептидная цепь принимает специфическую конформацию, известную как вторичная структура белка, которая в свою очередь укладывается в компактное образование, именуемое третичной структурой. Такое образование, сформированное первичной, вторичной и третичной структурами, может представлять собой либо самостоятельный белок, либо в качестве мономера (субъединицы) ассоциироваться с такими же или другими мономерами, образуя сложный мультимерный белок. Под четвертичной структурой понимают расположение в пространстве взаимодействующих между собой субъединиц, образованных отдельными полипептидными цепями белка (Рис. 11). [c.39]

Эта очевидная гомология последовательностей аминокислот свидетельствует о том, что молекулы иммуноглобулинов свернуты с образованием компактных доменов, каждый из которых содержит область, гомологичную по крайней мере одному активному участку, выполняюш ему определенную функцию, свойственную молекуле иммуноглобулина в целом (рис. 33.16). Представляется вероятным, что домены сходны по четвертичной структуре, поскольку сходны их последовательности аминокислот. Данные рентгеноструктурного анализа подтвердили гипотезу доменов. Роберто Поляк (Roberto Poljak) раскрыл пространственную структуру при разрешении 2,0 А фрагмента (практически идентичного фрагменту P J человеческого иммуноглобулина. Фрагмент Р , состоит из четырех расположенных в виде тетраэдра глобулярных субъединиц - V , и gi - поразительно сходных по пространственной структуре (рис. 33.17). Обш ая структурная особенность четырех доменов СОСТОИТЕ наличии двух широких антипарал-лельных (3-складок (рис. 33.18). Между ними располагаются плотно упакованные боковые цепи многих гидрофобных остатков. Указанный повторяюш ийся элемент структуры назван иммуноглобулиновой складкой. [c.244]

Третичная структура уникальна для каждого Ф., однако у однотипных Ф., даже сильно отличающихся по первичной структуре, пространственное расположение цепей м. б. сходным (напр., химотрипсины и субтилизины). Часто в третичной струетуре можно вьщелить отдельные компактные части (домены), соединенные участками полипептидной цепи. Организация в пространстве неск. субъединиц определяет четвертичную сгрукт у Ф. [c.84]

На рис. 8 и 9 показаны модели молекул миоглобина и гемоглобина, построенные Кендрью в 1957—1961 гг., в результате длительного и глубокого изучения структуры этих белков и данных, ранее полученных Пе-рутцем. Доклад Кендрью на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. вызвал большой интерес, так как в нем были описаны трехмерные структуры белков. Модель миоглобина (атомарная и объемная) изображает третичную структуру, а модель гемоглобина — четвертичную. Молекула гемоглобина состоит из четырех субъединиц, расположенных [c.88]

Приступая к разделению белков, необходимо тщательно подобрать pH, ионную силу, температуру, электролит и носитель, поскольку от перечисленных условий зависят физико-химические и биологические свойства каждого отдельного белка. Формирование высших структур (т. е. вторичной, третачной и четвертичной), а также надмолекулярных агрегатов обусловлено ионными и гидрофобными взаимодействиями и образованием водородных связей. Эти же взаимодействия определяют и процесс разделения. Очевидно, условия хроматографии должны быть такими, чтобы выделенный продукт сохранил определенные представляющие интерес свойства, каковые, как правило, связаны ссохра-нением его нативного состояния и биологической активности. В то же время для определения физических свойств субъединиц белка часто его необходимо денатурировать и с этой целью подвергнуть жесткой обработке (например, мочевиной или гидрохлоридом гуанидина) с последующей химической модификацией (например, расщепить дисульфидные связи и блокировать сульф-гидрильные группы). Таким образом, конкретная задача определяет выбор метода разделения белков. Следует также отметить, что в процессе разделения нативных белков участвуют функциональные группы, расположенные на поверхности. Однако если белки полностью или частично денатурированы, появляются новые группы, ранее скрытые внутри макромолекулы, которые могут изменить не только силу, но и природу взаимодействия белка с сорбентом. В результате при хроматографиче- [c.104]