Структура и свойства миозина

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МИОЗИНА [c.178]

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]

В эукариотических клетках имеется особый кортикальный слой акт новых филаментов лежащий непосредственно под плазматической мембраной. В целом он представляет собой однородную трехмерную сеть обладающую благодаря поперечным сшивкам, свойствами геля Вместе с тем кортикальные актиновые филаменты образуют и ряд специализированных структур. Например, пучки актиновых филаментов, находящихся в комплексе с миозином, прикрепляются к плазматической мембране и обеспечивают клетку структурами, способными к сокращению. В других участках контролируемая полимеризация актиновых филаментов на их плюс-концах способна выпячивать плазматическую мембрану наружу, создавая подвижные выступы клеточной поверхности. Разнообразие структур кортекса и выполняемых ими функций за-висит от обширного спектра актин-связывающих белков, которые сшивают актиновые филаменты в рыхлый гель, объединяют их в жесткие пучки, движутся по актиновым филаментам, создавая механическое усилие, или прикрепляют их к плазматической мембране. Некоторые из белков, выполняющих эту последнюю функцию, прикрывают плюс-концы актиновых филаментов, контролируя тем самым их полимеризацию и деполимеризацию в клетке. Именно этим белкам, как полагают, принадлежит ключевая роль в сложных движениях клеточной поверхности, например при фагоцитозе или при перемещении клеток по субстрату. [c.292]

Миозин практически нерастворим при низкой ионной силе, что затрудняет исследование его структуры и ферментативных свойств. Ограниченный протеолиз под действием папаина, трипсина или химотрипсина позволяет разрезать большую молекулу миозина на несколько фрагментов, часть из которых [c.178]

Некая новая функция также может быть развита на основе предшествующих белков в совершенно новом функциональном направлении [7541. Как видно из табл. 9.4, сериновая протеаза является прототипом функциональной единицы, которая неоднократно использовалась при развитии сложных физиологических систем. Другой распространенный пример —белки актин и миозин, которые широко распространены в подвижных клетках и их содержимом [755, 756]. У более высокоразвитых организмов актин-миозиновыми системами осуществляются такие различные функции, как сокращение мышц, освобождение соединений-переносчиков в нервной системе, амебовидное движение белых кровяных телец и закупорка поврежденных кровяных сосудов путем создания сгустка. Кроме того, в некоторых биологических процессах, когда должна стабилизироваться или изменяться фэрма клеток, используется свойство актина образовывать самые разнообразные структуры за счет обратимой полимеризации [757]. [c.283]

Спираль, изображенная на рис. 9, представляет собой сравнительно жесткую стержнеобразную структуру. Поэтому она не может объяснить свойств мьшечных волокон. Бо1Л0 отмечено, что изогнутая структура, изображенная на схеме (стр. 307), может легко изгибаться под прямь м углом к плоскости чертежа. Эта модель, таким образом, способна объяснить мобильность молекул миозина. [c.319]

В случае миозина данные определенно указывают на то, что жесткие палочки лучше представляют действительную структуру, чем хаотический клубок. На основе данных о поведении и свойствах небольших молекул миозина Хольтчер и Райси предположили, что реальная молекула представляет собой жесткое стержне-подобное образование переменной толщины. [c.455]

Способность к движению — одно из характерных свойств всех живых организмов, начиная от простейших и кончая самыми сложными. Сокраш ение разных мышц и движение листьев растений, биение ресничек и движение жгутиков, деление клеток и движение протоплазмы — все эти разнообразные формы проявления двигательной активности имеют обш ую черту — превраш ение химической энергии, освобо-ждаюш ейся при гидролизе АТФ, в механическую. Белковые структуры, участвую-ш ие в гидролизе АТФ и генерации силы, — это либо миозин и актин, либо кинезин (или динеин) и тубулин. При мышечном сокраш ении механическая работа осуш е-ствляется организованными в надмолекулярные структуры ферментом — АТФазой миозина — и актином. Регулятором двигательной активности в мышцах является кальций. В немышечных клетках, наряду с кальциевой, по-видимому, суш ествуют и другие способы регуляции. Выяснение молекулярных механизмов генерации силы, трансформации химической энергии гидролиза АТФ в механическую работу, а также механизмов регуляции этих процессов является основной задачей биофизики биологической подвижности. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты при исследовании наиболее организованных поперечно-полосатых мышц позвоноч- [c.225]

Миозин является объектом всестороннего изучения практически на протяжении всего XX столетия. Еще в исследованиях А.Я. Данилевского в конце прошлого века отмечалось, что миозин обладает двойным лучепреломлением. Однако до самого последнего времени все знания о пространственной структуре ограничивались информацией о внешнем очертании молекулы и ее габаритных размерах, полученных с помощью электронной микроскопии. В частности, было известно, что миозиновая головка имеет грушевидную форму 190 A в длину и 50 A в ширину, а двойная спираль хвостового участка соответственно 1500 и 20 А [468-471]. Последние три десятилетия камнем преткновения в определении трехмерной структуры миозина, как и структуры актина, было получение качественных кристаллов белка для рентгеноструктурного анализа. И. Рейменту и соавт. удалось получить требуемые кристаллы, использовав не совсем обычный в белковой кристаллографии прием - N-метилирование боковых цепей всех остатков Lys миозинового фрагмента I в мягких условиях [472]. Для того чтобы убедиться в том, что метилирование не привело к радикальному изменению конформационных и ферментативных свойств белка, авторы подвергли подобной химической модификации лизоцим и не обнаружили после этой процедуры существенных нарушений в трехмерной структуре фермента. Кроме того, были проверены кинетические свойства метилированного миозина SI [473]. Он сохранял каталитическую активность, хотя и наблюдались отклоне- [c.125]

Актин входит в состав многих клеточных структур и может связываться с целым рядом специфических белков. Жесткие пучки параллельно расположенных актиновых филаментов, скрепленных белковыми сшивками (например, фимбриновыми), имеются в микроворсинках и стереоцилиях, где они выполняют главным образом структурную роль. Пучки актиновых нитей, связанные с короткими биполярными агрегатами молекул немышечного. миозина, встречаются в определенных участках клетки, где нужна сократительная активность, например в сократимом кольце делящейся клетки, в опоясывающих десмосомах у апикальной поверхности эпителиальных клеток, а также в напряженных нитях, характерных для клеток, растущих в монослойной культуре. Менее упорядоченные системы актиновых филаментов содержатся во всей цитоплазме и могут придавать ей свойства геля. Густая сеть таких филаментов образует непосредственно под плазматической мембраной так называемый кортикальный слой. Эта сеть формируется с помощью гибких сшивающих белков, таких как филамин она способна обратимо изменять свои механические свойства в зависи.ности от концентрации ионов Са , что сопровождается повышением или понижение.ы вязкости цитоплазмы эти изменения происходят при участии актин-фрагментирующих белков, таких как гельзолин. Предполагается, что актиновые сети, прикрепленные с помощью специальных белков к плазматической мембране, взаимодействуют с немышечным миозином, обеспечивая подвижность клеточной поверхности, и играют ключевую роль в сложном процессе передвижения всей клетки. [c.120]

Рассмотрим в качестве примера толстый филамент миозина. Он представляет собою биполярную спиральную структуру, образованную одинаковыми субъединицами (палочкообразными молекулами миозина). Гексагональная упаковка актиновых и миозино-вых филаментов в мышце указывает на то, что головки миозина, лежащие на поверхности спирали, должны совпадать с вершинами правильного шестиугольника-тогда их взаимодействие с актино-выми филаментами будет оптимальным. Этому требованию будет удовлетворять спираль, в которой на один виток приходится шесть миозиновых молекул (рис. 11-2, А), как показано на схеме (рис. 11-2, Р), где изображена половина биполярного толстого филамента. На самом деле миозиновые филаменты устроены более сложно-три цепи миозиновых молекул закручены вокруг друг друга, как жилы в канате схема, приведенная на рис. 11-2, облегчает восприятие и иллюстрирует важные свойства реальной структуры. [c.195]

Г. Спираль, построенная из субъединиц (например, молекул миозина), не имеет в своей структуре каких-то внутренних свойств, которые определяли бы ее длину. Средняя длина спирали зависит от общей концентрации субъединиц и относительных скоростей сборки и разборки на концах, однако даже в постоянных условиях будет наблюдаться заметная вариабельность длины. Замечательное однообразие толстых филаментов по длине в поперечнополосатых мыщцах обусловлено, по-видимому, еще чем-то, кроме самих молекул миозина например, некой связанной с миозиновым филаментом молекулой, которая и определяет его длину. Действительно, подобные молекулы известны для некоторых других спиральных биологических структур с фиксированной длиной. В частности, длина капсида вируса табачной мозаики и хвоста бактериофага лямбда (оба они имеют спиральную структуру) определяется как раз такими молекулами, идущими от одного конца спирали до другого. [c.436]

О других сократительных белках сведения менее полны. Миксомиозин имеет молекулярную массу около 6 ООО ООО Да и размеры молекул 7 х 400— 500 нм. Сократительный белок из ресничек простейших ближе к миозину мышц по молекулярной массе (400000), аминокислотному составу и свойствам. Однако контрактильный белок из фибрилл митотического веретена гло-булярен (диаметр глобулы от 15 до 20 нм, М = 880 ООО) для него характерна субъединичная структура. Тубулин микротрубочек представлен димером с молекулярной массой 110000 Да. [c.91]

Взаимосвязь между разными классами актин-связывающих белков становится яснее, если рассматривать ее с точки зрения теории гелей, предложенной Р1огу. Эта теория утверждает, что при достаточно большой вероятности сшивок между полимерами формируется сшитад трехмерная сеть. Тем самым предсказывается существование точки гелеобразования , в которой должен происходить резкий переход от раствора к гелю, отчасти сходный в математическом отношении с такими фазовыми переходами, как плавление и испарение дальнейшее увеличение количества сшивок — за точкой гелеобразования — должно приводить лишь к изменению-жесткости геля. Таким образом, белки, образующие поперечные сшивки, будут переводить вязкий раствор Р-актина в состояние геля, а те белки, которые разрушают филаменты или вызывают увеличение их числа, станут растворять гель путем снижения средней длины полимеров, не сопровождающегося возрастанием количества-сшивок гель растворится, когда плотность распределения сшивок упадет ниже уровня, определяемого точкой гелеобразования. Миозин может взаимодействовать с гелем и вызывать его сокращение. Теория гелей оказывается полезной при сопоставлении свойств актин-связывающих белков разных классов и при разработке методов исследования, их функций. Следует, однако, иметь в виду, что теория гелей рассматривает лишь изотропные структуры и сама по себе не учитывает топологических особенностей конкретных систем. Как станет ясно из. дальнейшего, топология цитоскелета является чрезвычайно важной его характеристикой, которую теория гелей предсказать пока не может. [c.17]

Следует учесть, что концентрация магния внутри клетки стабильно высока и составляет (5—10) 10 М, а концентрация кальция, как отмечалось, колеблется в интервале от 10 —10 до 10 М. Это означает, что структуры, которые обеспечивают инициацию сокращения, должны обладать высокой специфичностью к ионам Са и отличать кальций от магния. Помимо этого, указанные структуры должны обладать высоким сродством к кальцию (константа связывания ионов Са + этими структурами должна лежать в интервале 10 —10 М 1). Собственно сократительные белки (актин и тяжелые цепи миозина) не обладают этими свойствами и поэтому не могут выступать в качестве рецегтторов ионов Са . Именно поэтому в мышцах и клетках, обладаюиш немышечиой подвижностью, есть специальная группа Са2 -связывающих бел- [c.209]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология