Белки сверхвторичные структуры

Правила структурной организации глобулярных белков рассмотрены Шульцем [81]. Согласно им, в структ фе таких белков следует выделять большее число уровней организации. Иерархия берет свое начало от аминокислотной последовательности. Затем следует вторичная структура с регулярной укладкой полипептидной цепи, характеризующейся максимальным образованием водородных связей. Вторичная структура может образовывать до 75% всей полипептидной цепи. Иногда в молекуле белка можно выделить агрегаты вторичной структуры (сверхвторичная структура), являющиеся регулярными образованиями из нескольких участков полипеп-тидных цепей, например двойная а-спираль или складчатый лист-спираль. Пример более высокой ступени организации глобулярных белков — образование доменов. Они возникают у крупных белков и характеризуются как независимые пространственные структуры. Иммуноглобулины, например, образуют при соответствующем сворачивании полнпептидных цепей от 2 до 4 доменов. В химотрипсине активный центр находится внутри, между двумя доменами. В данном случае домены имеют структуру складчатого листа-цилиндра и связаны один с другим лишь одной полипептидной цепью. И наконец, глобулярные белки, построенные из нескольких доменов, могут упаковываться в еще более крупные структурные образования. Возникающие при этом агрегаты обычно построены симметрично, причем структура входящих в их состав мономеров, вероятно, не меняется. [c.364]

Шесть уровней структурной организации белков. Согласно Линдерстрем — Лангу [176], можно выделить четыре уровня структурной организации белков первичный, вторичный, третичный и четвертичный. Эти термины означают соответственно аминокислот- ую последовательность, упорядоченное строение основной цепи полипептида, трехмерную структуру глобулярного белка и структуры белковых агрегатов. На основании имеющихся у нас теперь знаний мы можем добавить еще два уровня сверхвторичные структуры для обозначения энергетически предпочтительных агрегатов вторичной структуры и домены для обозначения тех частей, которые представляют собой достаточно обособленные глобулярные области. Схема структурной организации приведена на рис. 5.1. [c.82]

В предыдущих главах были рассмотрены упорядоченные участки основной цепи белка, образующие энергетически предпочтительную вторичную структуру. Следующий, более высокий уровень сложности занимают ансамбли взаимодействующих между собой вторичных структур. Пространственное строение таких агрегатов, так называемую сверхвторичную структуру, предсказать трудно. Их можно выделить лишь в том случае, если они достаточно часто встречаются в белках. Сам факт возникновения таких структур указывает на то, что они либо предпочтительны с точки зрения кинетики процесса свертывания, либо имеют энергетическую предпочтительность в уже свернутом белке. [c.97]

В своей наиболее упорядоченной форме суперспирализованная а-спираль встречается в фибриллярных белках. Хорошим примером сверхвторичной структуры является суперспирализованная а-спираль, постулированная Криком [210]. В этой структуре две а-спирали скручены друг относительно друга, образуя левую суперспираль с периодом идентичности около 140 А (рис. 5.11, а). Суперспирализованные а-спирали обнаружены в фибриллярных белках а-кератине [211, 212], тропомиозине [213], парамиозине [214] и легкой цепи меромиозина [215]. Короткие участки такой сверхвторичной структуры наблюдались в глобулярных белках, содержащих а-спирали, упакованные приблизительно параллельно или антипараллельно. Наиболее известными примерами упаковки спиралей, приближающейся к линейной, являются гемеритрин [216, [c.97]

Сочетание двух последовательных рар-звеньев. К сверхвторичной структуре можно отнести также свертыванием по Россману [229] (рис. 5.12, б). Оно представляет собой частный случай Р1[-1-звена и состоит из двух последовательных Ра -звеньев. Такое рарар-звено, которое может содержать между слоями и спиралями гидрофобное ядро, было обнаружено в ряде белков [186, 230—240]. [c.102]

В пределах одной полипептидной цепи часто встречаются повторяющиеся структурные единицы. Повторяющиеся структурные единицы существуют во многих белках. Такой единицей может быть домен, сверхвторичная структура или какой-либо другой структурный элемент. Примеры таких структур приведены в табл. 5.3. В некоторых белках повторяющиеся единицы расположены друг относительно друга несимметрично, как, например, домены 5ег-протеазы (рис. 5.17, г) или кофактор, — связывающие домены глутатионредуктазы [124]. Обращает на себя внимание, однако, то обстоятельство, что часто повторяющиеся единицы имеют приблизительно симметричное расположение это дает основание полагать, что симметрия является характерным признаком образуемой ими структуры. [c.111]

Иерархическая взаимосвязь облегчает анализ. Уровни структурной организации белка и схема их иерархии приведены на рис. 5.1. Если следовать схеме, анализ процесса свертывания значительно упрощается, так как он распадается на несколько четко разделенных стадий (это можно сопоставить с факторизацией при решении дифференциальных уравнений). Так, на первой стадии по аминокислотной последовательности должна быть установлена вторичная структура, на второй — по вторичным структурам определена сверхвторичная структура и так далее. Однако как ни заманчиво решать проблему свертывания белка таким образом, реальная ситуация намного сложнее и предложенная схема применима, по-видимому, лишь в немногих случаях. [c.126]

Менее ясен переход от вторичной структуры к сверхвторичной структуре и от сверхвторичной структуры к доменам. Из всех вторичных структур лишь а-спирали достаточно стабильны и могут полностью формироваться до последующей стадии ассоциации. Однако единичные 3-складчатые листы и реверсивые повороты цепи не обладают такими свойствами. Что касается сверхвторичных структур, то обнаруженная в ряде доменов симметрия позволяет предполагать, что сверхвторичные структуры сами по себе достаточно стабильны и образуют отдельный уровень организации белков. [c.127]

Анализ известных белковых структур дает ценные сведения для понимания.механизма свертывания и стабильности белков. В структурах этих белков обнаруживаются шесть уровеней организации. На первом уровне находится аминокислотная последовательность, которая целиком определяет окончательную структуру белка. В структурах белков можно выделить несколько типов упорядоченности формы основной цепи. Это так называемые вторичные структуры, которые составляют второй уровень. Две из таких регулярных структур (а-спираль и 3-складчатый лист) были предсказаны на основе ковалентного строения основной цепи как наиболее простые. Следующие два уровня, сверхвторичные структуры и структурные домены, гораздо более сложны и пока не предсказуемы. На этих уровнях также проявляются вполне определенные закономерности, например такие, как корреляция между близкими по цепи остатками. Эти закономерности не выражаются в каких-либо определенных структурах, а носят весьма общий характер. На двух самых высоких уровнях организации, занимаемых глобулярными белками и агрегатами, сейчас уже делаются попытки некоторых структурных предсказаний. Возможность таких предсказаний основана на том, что нижние структуры, домены для глобулярных белков и глобулярные белки для агрегатов предполагаются внутренне стабильными (в некоторых случаях это подтверждено экспериментом). Характер агрегатов можно предсказать с помощью анализа контактной поверхности глобулярных белков. Это же относится и к предсказаниям строения глобулярных белков по их доменам. Кроме того, свойства поверхности, как это следует из изучения поверхностей раздела белок — белок, имеют важное значение для белкового узнавания. В главе обсуждены некоторые законо- [c.127]

Генерация и сравнение случайных свертываний цепи для нахождения кумулятивных вероятностей среднеквадратичных С -рас-стояний требует больших объемов расчета [387]. Кроме того, при расчете таких распределений следует установить различия между структурным сходством, вызванным физико-химическими ограничениями (т. е. сходством вторичных и сверхвторичных структур) и сходством свободно варьируемых структур. Однако понимание структурных принципов в той мере, которая необходима для проведения таких различий, пока ещ,е не достигнуто. Вместо случайным образом генерированных свернутых цепей можно использовать структурно изученные белки. Однако число известных типов свертывания цепей для этого недостаточно велико. [c.239]

Вторая группа ф-белки) включает белки, главным образом построенные из антипарал-лельных Р-слоев. Наглядными примерами сверхвторичной структуры Р-белков могут служить модели ферментов сериновой и кислой проте-аз (рис. 1.9). [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология