Конформация пептидных цепей в белках

Первая достаточно обоснованная теория была предложена X. By (1931), согласно которой денатурация состоит в изменении конформации пептидных цепей в белковой молекуле. Под влиянием денатурирующих агентов происходит разрыв слабых связей между пептидными цепями, разобщение их и, очевидно, образование новой конфигурации. Многие свойства белка значительно изменяются при таких слабых воздействиях на них, при которых обычные вещества не претерпевают никаких изменений. Такие изменения специфических свойств, характеризующих индивидуальные белки, обычно и называют денатурацией. Изменения белков при более сильных воздействиях, сопровождающиеся, например, отщеплением аммиака или пептидов, уже не рассматриваются как денатурация. [c.47]

Л. Полинг и Р. Кори рассмотрели конформации пептидных цепей в гемоглобине и миоглобине. Ранее Перутц и Кендрью установили, что эти белки содержат участки повышенной плотности, которые имеют очертания стержней [72, 73]. Они предположили, что стержни обладают той же структурой, что и а-кератин. Л. Полинг и Р. Кори приписали гемоглобину и миоглобину а-спиральное строение и высказали мысль, что такая конформация полипептидной цепи характерна и для других глобулярных белков, т.е. а-спираль имеет фундаментальное значение в пространственной организации белковых молекул. [c.23]

Вторичная структура. Пространственная конфигурация (конформация) полипептидной цепи белка создается благодаря возникновению дополнительных связей — водородных мостиков , которые образуются как в пределах одной полипептидной цепи, так и между цепями. Водородные связи возникают в результате относительно слабых связей между атомами водорода и свободной парой -электронов отрицательного элемента полипептидной цепи белка, например между водо )одным атомом >НН-" группы одной пептидной связи и атомами кислорода >С0-группы другой [c.39]

Линейные полипептидные цепи индивидуальных белков за счет взаимодействия функциональных фупп аминокислот приобретают определенную пространственную трехмерную структуру, или конформацию. В глобулярных белках различают два основных типа конформации пептидных цепей вторичную и третичную структуры. [c.9]

КОНФОРМАЦИЯ ПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ В БЕЛКАХ [c.26]

В белках различают два уровня конформации пептидных цепей — вторичную и третичную структуры. [c.27]

Разнообразие свойств аминокислот вместе с различиями первичной структуры пептидных цепей создают возможность неисчерпаемого количества разных конформаций на уровне третичной структуры. Характер пространственной укладки определяется аминокислотным составом и чередованием аминокислот в пептидной цепи. Следовательно, конформация пептидной цепи (пространственная структура) является такой же специфической характеристикой данного белка, как и первичная структура. Некоторые примеры пространственной структуры белков приведены на рис. 1.17. [c.33]

Таким образом, в белках различают четыре уровня структурной организации первичная структура — порядок чередования аминокислотных остатков в пептидных цепях вторичная и третичная структуры — конформация пептидных цепей четвертичная структура — число протомеров в олигомерных белках, их пространственное расположение и способ соединения. [c.43]

Таким образом, конформация пептидной цепи определяется ее первичной структурой. С другой стороны, в результате формирования вторичной и третичной структур образуются активные центры белков. Следовательно, можно сказать, что в генах закодирована информация о строении активных центров белков. [c.138]

Реакции, с помощью которых аминокислоты включаются в состав белков, были вкратце рассмотрены в гл. И (разд. Д, 1) и будут еще обсуждаться в гл. 15 (разд. В). Однако следует иметь в виду, что образование биологически активных катализаторов, гормонов и структурных белков часто еще не завершается тем, что пептидная цепь сходит с рибосомы и свертывается в определенную предпочтительную конформацию. Очень часто белки далее гидролизуются в определенных местах и могут подвергаться различным ковалентным модификациям, [c.94]

Крайний случай конформационно о изменения — денатурация белков, которая может быть вызвана нагреванием или обработкой различными реагентами, например сильными кислотами и основаниями, мочевиной, гуанидингидрохлоридом и додецилсульфатом натрия. Денатурация приводит к развертыванию молекулы белка, и он переходит в более или менее разупорядоченное состояние (здесь уже почти нет ни спиралей, ни (3-слоев, ни любых других типов регулярной укладки цепи). В денатурированном состоянии амидные группы пептидной цепи образуют водородные связи с окружающими их молекулами воды таких водородных связей значительно больше, чем внутримолекулярных. Специфическая биологическая активность белка при денатурации теряется, изменяются и физические свойства, например меняется константа седиментации, вязкость и поглощение света. Легкость, с которой происходит денатурация белка, и тот факт, что денатурация в принципе обратима, свидетельствуют о том, что различия в энергии между свернутыми конформациями и открытой конформацией статистического клубка невелики. [c.105]

Количество реализуемых в белках состояний каждого природного аминокислотного остатка соответствует конформационным возможностям свободного монопептида, т.е. набору (как правило, представительному) его низкоэнергетических конформаций. Поэтому учет взаимодействий между остатками даже у небольших пептидов сталкивается с огромным объемом вычислительных работ. Таким образом, проблема средних взаимодействий не могла быть решена на той же методологической основе, что и проблема ближних взаимодействий. Разработка специального метода конформационного анализа требовала знания особенностей межостаточных взаимодействий и правил свертывания пептидной цепи. Однако таких знаний не было, и получить их с помощью имеющихся средств можно было только для самых простейших объектов - моно-, ди- и трипептидов, проследив в этом ряду молекул за средними взаимодействиями и их влиянием на ближние взаимодействия. Безусловно, ряд короток, но [c.220]

Представление о пространственной структуре пептидов и белков, якобы "предопределенной конформацией остова", не следует ни из экспериментальных фактов, ни из результатов расчета. Оно родственно а-спиральной концепции и является следствием стереотипности мышления, а также, по-видимому, магии слов. Появление таких терминов, как "остов", "основа", "скелет", обычно связано с необходимостью подчеркнуть фундаментальные, самые существенные свойства структуры или ее частей, В лексикон исследователей пространственного строения пептидов и белков слова "пептидный остов" и "пептидный скелет" пришли от исследователей химического строения этих соединений. Там они совершенно точно передавали суть химической структуры изучаемых объектов. Но эти слова потеряли свой первозданный смысл и приобрели ложный, иллюзорный, как только стали употребляться в описаниях пространственного строения пептидов и белков. Основные цепи пептидных и белковых молекул обретают лишь видимость остова или скелета в нативных конформациях, т.е. в состоянии, когда реализована полная схема межостаточных невалентных взаимодействий, прежде всего, взаимодействий типа "боковая цепь - боковая цепь" и "боковая цепь - основная цепь". Вне этих взаимодействий, т,е, в условиях денатурации, видимость пропадает, иллюзия рассеивается и химическая основа пептидов и белков превращается в гибкую цепь, которая не может самостоятельно удерживать свою форму, В предположении об особой конформационной роли пептидного остова авторы [22] делают одно исключение, В связи с этим они замечают "Сказанное не относится к ситуации, когда следует учитывать дающие весьма существенный вклад в конформационную энергию электростатические взаимодействия ионогенных групп в этом случае конформация боковой цепи, несущей ионогенную группу, должна быть "приравнена" к конформации пептидного остова" [22, С, 36], Таким образом, в структурной организации пептидов особая роль отводится также электростатическим взаимодействиям и, прежде всего, взаимодействиям между заряженными группами. [c.399]

Четкие результаты для большого числа белков, играющих жизненно важную биологическую роль, связанную с их нерастворимостью и механическими свойствами, были получены с помощью дифракции рентгеновских лучей, и эти результаты являются примером раннего использования техники, которая в последующее время была усовершенствована настолько, что с ее помощью были установлены полные структуры ряда кристаллических глобулярных белков. Растянутая или р-форма кератина демонстрирует пример р-слоев как с параллельным, так и с антипараллельным расположением пептидных цепей (см. рис. 23.7.4). Так, в фиброине щелка найдено только параллельное расположение этих цепей с близким к планарному расположением слоев, тогда как в кератине имеет место складчатая структура. Нерастянутая или а-форма кератина является примером а-спирали в ее наиболее компактной форме, в которой пять оборотов правой спирали включают 18 остатков аминокислот — следовательно, система может быть описана как спиральная конформация с шагом в 3,6 остатка. Из рассмотрения молекулярных моделей видно, что предпочтительна правая спиральность, поскольку по сравнению с положением в левой спирали полипептида, образованного из остатков -аминокислот, боковые радикалы в правой спирали располагаются наружу от оси спирали, так что дестабилизирующие отталкивания, затрагивающие, в частности, карбонильные группы, сводятся к минимуму (см. рис. 23.7.3). [c.428]

Результаты, полученные для небольших, фрагментов пептидной цепи, носят пока еще предварительный характер —когда основные закономерности поняты, но отдельные цифры требуют уточнения. Например, следует рассмотреть все возможные пары аминокислотных остатков и для каждой из них. получить свой конформационный код (грубо говоря, он будет вырожденным, поскольку природа R" во фрагментах R. . . R" не играет существенной роли). Далее, необходимо не просто минимизировать потенциальную функцию по углам ф, г з и X. а искать минимум свободной энергии, т. е. принимать во внимание движения боковых радикалов в разных конформациях. Располагая таким конформационным кодом, мы могли бы предсказывать конформации, если не белков, то, по [c.158]

Обсуждение структуры белка облегчается тем, что мы можем рассматривать четыре различных структурных уровня первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Первичной структурой называют последовательность аминокислот в полипептидной цепи, как, нанример, на рис. 40.1. Вторичная структура—это способ расположения полипептидной цепи в пространстве. Вторичная структура определяется поступательными и вращательны.ми движениями составляющих пептидной цепи и водородными связями между компонентами пептидной цепи. Полная структура полипептида предполагает трехмерную конформацию. Третичная структура — это и есть обозначение такой полной конформации, а также взаимодействий, которыми она обусловлена. Четвертичная структура обусловлена ассоциацией двух пли более полипептидных цепей. Исследования биохимии белков показывают, что именно таким образом построено большинство биологически важных белков. [c.372]

Особый характер белка связан не только с длиной и сложностью входящих в его состав пептидных цепей, но также и с тем способом, которым живые организмы синтезируют его в специфических, зачастую метастабильных конформациях и с различной степенью гидратации. В этой связи хорошо известные изменения, быстро и необратимо происходящие при нагревании яичного белка, служат наглядным примером реакций, происходящих при денатурации. [c.122]

Легко понять, что любые конформации пептидной цепи могут быть описаны набором значений углов и i у каждого из С°-атомов (обычно 1U — 180") другими словами, знание таких значений для всех пептидных звеньев эквивалентно полной 1нформации о пространственном строении основной цепи белка и пептида. [c.87]

Взаимное расположение ионогенных групп в макромолекулах белков существенным образом влияет на конформацию пептидных цепей и морфологию. Наиболее выгодным состоянием с минимумом свободной энергии должны обладать такие структуры амфотерных макромолекул-цвиттерионов, в которых были бы сближены (в изоточке) противоположно заряженные функциональные группы. Подобному расположению групп и, следовательно, полипептидных цепей мешают ограниченная гибкость цепей, близость ионогенных функциональных групп в первичной структуре и наличие внутримолекулярных водородных, вандерваальсовых и ковалентных связей. Можно было бы думать, что нарушение вторичной или третичной структуры вызовет увеличение локальной цвит-терионности — сближение противоположно заряженных групп в макромолекуле белка. Это действительно имеет место при плавлении а-спирали, в процессе нагревания В-цепи инсулина или [c.196]

Спираль может быть правой или левой (соответственно по движению часовой и против движения часовой стрелки). В белках в большинстве случаев обнаружена правая форма а-спира-ли. В некоторых глобулярных белках не вся вторичная структура представлена только спиралью,— последняя представляет только часть структуры. В другой части белка спираль отсутствует вследствие напряжений, возникающ,их в процессе биосинтеза белковых глобул. Наличие остатков пролина в цепи также может быть причиной отсутствия а-спиралей в отдельных участках молекул. Особая структура пролина вызывает резкие изгибы пептидной цепи и искажение ее спиральной конфигура ции. Конфигурация пептид ной связи и конформация пептидной цепи в основноь зависят от природы соответ ствующих аминокислот. [c.43]

Структурной основой белков является полипептидная цепь. Геометрические параметры пептидной связи приведены на рис. 6.8, а. Все атомы пептидной связи находятся преимущественно в одной плоскости. Уровни структурной организации белков описываются аналогично другим полимерам. При жесткой пептидной связи и фиксированных геометрических параметрах конформация полипептидной цепи описывается двухгранными углами Ф, и ф, при С -атомах (рис. 6.9). Вращение вокруг амидной связи -N фактически заторможено. Пептидная связь способна к таутомерным переходам по схеме [c.341]

Спектрополяриметрический метод был использован для изучения изменений конформации, вызываемых введением дополнительных пептидных цепей в молекулу инсулина по трем его свободным аминогруппам [15]. Исходный инсулин спирален на 25%, модифицированный лизином — на 32—33%, модифицированный глутаминовой кислотой — на 3—16%. Если к растворам синтетической полиглутаминовой кислоты добавить некоторые красители (акридин оранжевый, псевдоизоцианин) и измерить дисперсию оптического вращения в области 560—360 нм, то при pH 5,5 кривая ДОВ имеет плавный характер (полимер в неупорядоченной конформации) при pH ниже 5,1, когда полимер приобретает спиральную конформацию, дисперсия оптического вращения становится аномальной, причем величина вращения резко возрастает. Это связано с адсорбцией красителя на спиральной полипептидной цепи, в результате чего полоса поглощения красителя становится оптически активной [16]. Дальнейшее развитие спектрополяриметрического метода позволило перейти к прямому измерению эффекта Коттона в области 185—240 нм, непосредственно связанного со спиральностью молекул белков и полипептидов (обзор см. [17]). [c.638]

Конформация. — В 1951 г. Полинг и Kopи предложили конформацию полипептидной цепи, в частности фибриллярных белков. Эта конформация в настоящее время подтверждена множеством доказательств. Основанием гипотезы Полинга и Кори были точные рентгеноструктурные определения межатомных расстояний в простых пептидах, таких, как L-aлa(Hил-L-aлalHИн, данные для которого представлены на диаграмме а. Вследствие резонанса пептидных групп связь С—N укорочена, а связь С = 0 удлинена, амидные группы лежат в одной плоскости в грамс-положении. [c.709]

Белки характеризуются поэтому структурной и оптической изомерией и, кроме того, пространсгвенной конфигурацией молекулы, возникающей в результате определенного складывания пептидных цепей. Такая пространственная конфигурация молекул получила название конформации. Вероятно, конформацией молекулы объясняется еще одна особенность белков —их повышенная лабильность (неустойчивость), легкость превращения глобулярных белков в фибриллярные, легкость денатурации, выражающаяся в потере белком способности растворяться. [c.434]

С помощью современных методов анализа аминокислот — хроматографии, ионоф ореза и метода противоточного распределения к 50-м годам XX века был окончательно установлен аминокислотный состав большого числа белков. Эти исследования еще раз подтвердили, что большинство белков состоит из 22 различных аминокислот и что разнообразие белков вызвано главным образом количественным соотношением аминокислотных остатков, характером связи, последовательностью в пептидной цепи или циклах и конформацией белковой молекулы Эти вопросы и являются самыми кардинальными в настоящее время. Первым из них, требовавшим разрешения, был вопрос о характере связи аминокислотных остатков в белке В конце прошлого столетия Гофмейстером было высказано предположение, что основной формой связи аминокислотных остатков и белков является амидная —СО— NH-. Это положение нашло свое подтверждение в блестящих работах Э. Фишера и его школы. Основными фактами, подтверждавшими это положение, были следующие [c.486]

Полипептид можно рассматривать как цепочку из связанных друг с ругом плоских пептидных звеньев (рис. 2-4). Каждое пептидное звено рисоединяется к другому через а-углерод аминокислоты. Этот углерод бусловливает присутствие в цепи двух одинарных связей, вокруг кото-ых возможно вращение (исключением служит циклический остаток ролина). Конформация аминокислотного звена в цепи белка опреде-яется торсионными углами относительно каждой из упомянутых оди-арных связей. Эти углы обозначаются через ф и 113 и для полностью ытянутой цепи принимаются равными 180°, как это показано на [c.88]

По рекомендации Лнндерстрема — Ланга были введены термины первичная, вторичная и третичная структура , характеризующие уровни структурной организации белков. Первичная структура белка дает сведения о числе и последовательности связанных друг с другом пептидной связью аминокислотных остатков. Вторичная структура описывает конформацию полипептидной цепи, возникающую при образовании водородных мостиков между карбоксильными кислородными атомами и атомами амидного азота в составе скелета молекулы. Под третичной структурой понимают трехмерную укладку полипептидной цепи, вызванную внутримолекулярным взаимодействием боковых цепей. [c.363]

Выбранный для первого в научной практике априорного расчета белковой трехмерной структуры объект, безусловно, должен быть низкомолекулярным, однодоменным, состоять из одной полипептидной цепи и являться прямым продуктом биосинтеза. Далее, его нативная конформация должна включать систему дисульфидных связей, поскольку в настоящее время эти связи служат, если и не единственным, то, во всяком случае, самым надежным источником информации о структуре промежуточных метастабильных состояний. Кроме того, для выяснения принципов пространственной организации белков существенный интерес представляют количественные оценки основных факторов стабилизации двух сравнительно часто встречающихся регулярных форм пептидной цепи - а-спирали и -структуры. Поэтому желательно, чтобы пространственная структура выбранного для расчета белка содержала наряду с неупорядоченными участками также вторичные, регулярные структуры обоих видов. Понимание структурной организации белковых молекул не является конечной целью, а необходимо для последующего изучения их биологического действия, т.е. решения проблемы структурно-функцио-нальной организации белков. Поэтому важно, чтобы белок, выбранный в качестве простейшего для изучения его структурной организации, оказался бы и удачным модельным объектом для установления принципов взаимосвязи между структурой и функцией. Он должен обладать простой и хорошо изученной экспериментально функцией. [c.427]

Г1од третичной структурой белков понимают суммарную конформацию или пространственную упорядоченность отдельных участков поли-пептидных цепей в целом. Упорядоченность такого рода также определяется последовательностью а-аминокислотных остатков и стабилизуется силами Ван-дер-Ваальса, действующими между неполярными группировками, а в отдельных случаях также и образованием дисульфидных мостиков. До настоящего времени точные данные о третичной структуре известны только для очень небольшого числа белков, лучше всего они установлены для глобина и миоглобина (Перуц, Кендрью, 1962 г.). [c.657]

Особый характер белка каждого вида связан не только с длиной, составом и строением входящих в его молекулу поли-пептидных цепей, но также и с тем способом, которым эти по-липептидные цепи ориентируются в специфические, зачастую метастабильные конформации с различной степенью гидратации. В связи с этой метастабильностью хорошо известны изменения, быстро и необратимо происходящие при нагревании яичного белка. Они служат наглядным примером реакций, происходящих при денатурации. [c.507]

Значительное внимание уделялось исследованию возможных способов расположения пептидных цепей, приводящих к устойчивым конформациям. В 1952 г. Л. Полинг показал, что наиболее выгодным расположением, которое осуществляется во многих пептидах и белках, является а-спираль. Пептидные цепи а-спирали свернуты таким образом, что возможно образование водородных связей между амидными водородными атомами и карбонильными группами, разделенными тремя-че-тырьмя аминокислотными фрагментами (рис. 84). Водородные связи почти параллельны основной оси спирали, а расстояние между витками составляет около 0,55 нм. На один виток а-спирали приходится около 3,6 остатка аминокислот. Боковые цепи аминокислот лежат на внешней стороне а-спирали. Однако пространственные затруднения, возникающие между боковыми группами некоторых ам1шокислот, могут существенно деформировать нормальную а-спираль и вызвать изгиб цепи. Наиболее существенно в этом отношении влияние пролина и оксипролина. [c.507]

Еще полгода или год назад казалось, что в науке о конформациях пептидов было достигнуто определенное насыщение. Конформации небольших фрагментов или регулярных полипептидов можно было предсказывать с неплохой точностью и сравнивать с имеющимися опытными данными, а поскольку модельных соединений было синтезировано много, то поток работ, посвященных конформационным расчетам, постепенно увеличивался, хотя явно ощущалось отсутствие новых идей. Создавалось впечатление, что пространственные структуры глобулярных белков и конформации модельных полипептидов разделены непреодолимым барьером, и, следовательно, последние оставались вещью в себе . Параллельно развивались статистические исследования белков, с тем чтобы иметь возможность получить представление о спиральных и неспиральных участках в белках на основании знания аминокислотной последовательности. Однако недавно Котель-чук и Шерага [21] установили важные свойства взаимодействия аминокислот друг с другом и пептидной цепью. Эти свойства открывают новые возможности для анализа про-стракственной сгруктуры белков или, по крайней мере, нерегулярных пептидов с относительно большим числом остатков, и потомку мы на них подробно остановимся. [c.94]

Значительное внимание было уделено исследованию возможных способов расположения пептидных цепей, приводящих к устойчивым конформациям. Было показано, что наиболее выгодным расположением, которое осуществляется во многих пептидах и белках, является а-спираль. Главная особенность а-спиралй заключается в том, что пептидные цепи свиты таким образом, что возможно образование водородных связей между амидными водородами и карбонильными группами, разделенными четырьмя пептидными связями. Водородные связи почти параллельны основной оси спирали, а расстояние между витками составляет около 5,4 А- (см. рис. 20-5). Боковые группы аминокислот лежат на внешней стороне а-спирали. Однако белки не представляют собой идеальных а-спиралей, поскольку пространственные затруднения, возникающие между боковыми группами некоторых аминокислот, могут существенно понизить устойчивость нормальной а-спирали и вызвать изгиб цепи. Влияние аминокислот пролина и оксипролина в этом отношении наиболее существенно. [c.122]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология