Модели белков,

Последовательность аминокислот в белке может быть смоделирована цепочкой цветных бусинок. Опишите три способа изменения последовательности бусинок для изготовления различных моделей белков. Как можно создать множество белков для специфических нужд организма [c.456]

Рентгенографическим методом были определены межатомные расстояния и валентные углы в молекулах полипептидов и на этой основе построена пространственная модель белков. В 1951 г. Л. Полинг выдвинул в качестве модели пространственного строения белковой молекулы а-спираль , в которой полипептидную цепь надо представлять себе в виде нити, обвивающей поверхность цилиндра, причем звенья соседних витков соединяются между собой водородными связями между группами ЫН и СО. Это не единственная возможная конфигурация для белковых молекул. [c.344]

Полиаминокислоты и регулярные полипептиды имеют большое значение в качестве моделей белков для физических, химических и биологических исследований. Хотя такие соединения не встречаются в природе, они тем не менее очень интересны для исследования влияния различных воздействий на строение и свойства пептидных цепей. Столь же высок биохимиче- [c.208]

Сходные наблюдения проведены Кларком с соавторами [7] на моделях белков. Они установили, в частности, что в зависимости от pH и ионной силы можно получить прозрачные, мутные или непрозрачные гели. [c.520]

Литература последних лет содержит еще ряд публикаций, касающихся методологических аспектов полной реставрации белковой структуры по заданной конфигурации основной цепи имеются также работы с изложением результатов расчета конкретных объектов [323-342]. Однако ни в идейном, ни в практическом отношении они не внесли что-либо принципиально нового и поэтому могут рассматриваться как вариации на тему, подробно изложенную выше. Надежность всех методов конструирования конформационных моделей белков на основе известных трехмерных структур гомологов определяется объемом используемого [c.526]

Она строится из ленты, разграфленной на квадраты, которые отвечают аминокислотным остаткам. Лента, согласно стереохимическому коду, причудливым образом сворачивается и в определенных местах скрепляется английскими булавками. В собранной конструкции неизвестными остаются координаты атомов и конформационные состояния остатков, а их боковые цепи вообще отсутствуют. По своему информационному содержанию построенная конструкция аналогична рентгеноструктурной модели белка, полученной при грубом разрешении в 6-8 А. Стремясь как можно документальнее передать авторскую логику построения модели, я при последующем изложении буду часто обращаться к оригинальному тексту. [c.540]

Объемные модели непосредственно передают поверхность молекулы. Объемные модели очень трудно построить для всей молекулы белка. Поскольку при построении всей модели белка внутренняя часть молекулы становится невидимой, то модели такого типа иллюстрируют только свойства поверхности. В связи с этим их используют преимущественно при выявлении центров присоединения субстрата нлн эффектора, т. е. для детализации взаимодействий белок— субстрат и белок — эффектор. Вид модели показан на рис. 7.3, 2 и 7,3, д. [c.166]

Аминокислоты часто использовали в качестве моделей белков, но в действительности они являются близкими моделями лишь для концевых групп, хотя рК свободных аминокислот сильно отличаются от соответствующих значений для концевых групп и боковых цепей в белках. [c.259]

Эта реакция позволила химикам построить замечательные синтетические модели белков несравненно более простой природы [c.37]

Статистическая модель белков. [c.374]

Вероятная конформационная модель белка. Природная рибонуклеаза является сравнительно простым белком (мол. вес 15 ООО), с макромолекулами, состоящими из одинаковых полипептидных цепей, содержащих по 124 аминокислотных остатка [c.438]

Получающиеся соединения назьшаются пептидами, а группа — СО — КН—, соединяющая две молекулы аминокислоты, пептидной связью. Подобные вещества являются простейшей моделью белков. [c.398]

Белки и синтетические полипептиды, являющиеся простейшими моделями белков, интересны в том отношении, что способны образовывать в растворах вторичные структуры, такие, как а-спираль или р-структура. Наряду с образованием упорядоченных конформаций макромолекулы этих полимеров могут находиться и в конформации статистического клубка, характерной для макромолекул большинства синтетических полимеров в растворах. Изменяя свойства растворителя или температуру раствора, можно наблюдать образование или разрушение упорядоченных конформаций, т. е так называемые конформационные переходы, которые играют существенную роль в биологических процессах. Поэтому задача количественной оценки степеней спиральности или [c.119]

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИПЕПТИДЫ — МОДЕЛИ БЕЛКОВ [c.36]

Как уже отмечалось, Астбери предложил большое число молекулярных моделей белков. Хотя ни одна из них не была подтверждена последующими экспериментами, тем не менее его работы оказали огромное стимулирующее влияние на развитие этой области. Условия, которым должны были удовлетворять предложенные им структуры, еще не носили строго количественного характера. Это касается длин связей, валентных углов и конфигурации пептидной группы (во многих моделях Астбери она не была плоской). Ученый хотя и предполагал наличие водородных связей между пептидными единицами, например в Р-форме, однако он не сформулировал тезис об образовании связи К-Н...О=С как общий принцип формирования структуры полипептидной цепи и не ставил условие полной насыщенности структуры водородными связями. У. Астбери говорил о необходимости плотной упаковки полипептидных цепей, но и это требование носило скорее декларативный характер, поскольку никаких количественных критериев им введено не было. Это и не могло быть сделано, так как в то время не только отсутствовали данные о геометрических параметрах пептидов и белков, но еще не было известно химическое строение ни одного белка. [c.15]

Как отмечалось выше, при создании всех гипотетических моделей белка предполагалась симметричная укладка основной цепи. У. Брэгг по этому поводу писал "Долгое время путеводной звездой, вдохновляющей исследования, оставалась та идея, что молекулы содержат некий род упорядоченной структуры белковых цепей, которая может [c.46]

Для получения трехмерной структуры миоглобина с разрешением, которое давало бы возможность увидеть положение каждого отдельного атома, потребовался анализ более 10 ООО рефлексов. Такая работа Кендрью и соавт. была закончена в 1960 г., результатом явилась модель белка с разрешением 2,0 А (рис. 1.1) [203-205]. Найденное на основе строгого рентгеноструктурного анализа пространственное строение белка подтвердило предположение Брэгга, Кендрью и Перутца о наличии в структуре миоглобина локальных спиральных образований цилиндрической формы и предположение Полинга и Кори о том, что эти образования являются а-спиралями. Оказалось, что около 75% аминокислотных остатков составляют восемь правых а-спиралей А, [c.47]

Обнаруженные при анализе рентгеноструктурных моделей белков факты, касающиеся распределения аминокислотных остатков в глобуле, оказались очень важными, поскольку они приближали к истинному пониманию структурной организации белковых молекул хотя бы уже тем, что давали возможность увидеть реальное положение и обнаружить несостоятельность существовавших на этот счет представлений. Общая структура свернутого белка исключительно компактна. Например, полностью вытянутая цепь панкреатического трипсинового ингибитора (58 остатков) имеет длину 211 А (-3,6 А на остаток), а максимальный габаритный размер свернутого белка равен около 29,0 А. [c.344]

Рентгеноструктурные исследования привели даже к созданию полной пространственной модели белка миоглобина с молекулярным весом 17 000. Они же шозвол или сделать ряд существенных выводов о строении белков, вытянутых в виде волокон (фибриллярные белки, например, фиброин шелка, коллаген) или свернутых в глобулы (например, белки сыворотки крови), а также сделать вывод о возможных превращениях глобулы в фибриллу (см следующую главу). [c.532]

Дж. Грир предложил конструировать экспериментальные модели, используя семейство гомологичных белков и выделяя в их последовательностях общие участки, которым приписываются конформационные состояния белка, изученного рентгеноструктурно [237, 238]. Такой способ был опробован им при формировании расчетной модели белка комплемента С5а с привлечением структуры СЗа [239] и ренина человека на основе структур нескольких последовательностей аспартатных протеиназ [240]. Аналогичный подход с использованием консервативных участков гомологов для создания у исследуемого белка структурного кора полипептидной цепи был предложен также Т. Бланделлом и соавт. [241-244]. Недавние исследования модельных структур протеиназ, применяемых в медицине, показали, что при использовании информации о семействе белков для выявления активного центра полезными могут оказаться гомологи даже с невысоким содержанием идентичных участков ( 30%) [245-248]. [c.522]

В настоящее время в общедоступных базах данных имеются координаты атомов, полученные методами рентгеноструктурного анализа или ЯМР, для тысяч белков, многие из которых могут служить в качестве биомншеней при разработке новых лекарств. Однако для большинства белков известна лишь аминокислотная последовательность и иногда данные точечного мутагенеза, указывающие на амнинокислоты, важные для связывания определенных лигандов. В последнем случае часто оказывается возможным построение пространственной модели белка-био-мишени, например, по гомологии с белками, для которых известна пространственная структура. Информация же о точечных мутациях, влияющих на связывание лигандов, помогает определить сайт связывания таких лигандов. При наличии гомологии выше 70% моделирование обычно не представляет больших трудностей при гомологии менее 20-40% могут возникать существенные проблемы с точностью модели и рекомендуется применять более усовершенствованные методы, например "метод протягивания нити". Но и при невысокой гомологии часто возможно достаточно неплохое моделирование сайта связывания лигандов (который обычно является более консервативным и для которого "локальная" гомология может оказаться достаточно высокой), а наибольшие ошибки возникают при моделировании петельных областей, как правило, достаточно удаленных от сайта связывания лигандов. [c.73]

Для биологов особый интерес представляют сополимеры с полипептидным блоком и неполипептидным блоком, так как они образуют упрощенные модели белков, особенно белковых мембран. Зингер [71] недавно предложил жидкую мозаичную модель для мембран. В этой модели матрица мембраны образована двух- [c.249]

Интересно отметить, что большинство авторов последнего времени считают роль неполярных участков очень существенной при образовании агрегатов, поэтому имеются попытки определить соотношение между полярными и неполярными группами о белках. Дервишьян находит, что отношение полярных групп к углеводородным варьирует у различных белков значительно. Так, для зеина это отношение равно 0,5, а для глиадина 2. Бреслер и Талмуд, развившие очень интересную модель белков, указывают, что от 0,05 до 0,5 всех боковых цепей у белков составляют углеводородные цепи. [c.267]

Когда впервые была высказана гипотеза об а-спирали, соответствие теоретически рассчитанной для нее рентгенограммы с наблюдаемыми рентгеновскими дифракционными картинами для а-формы белков к-т-е- -группы и полипептидов было неполным. Прежде всего модель а-спирали предсказывала сильный меридиональный рефлекс, отвечающий периодичности 1,5 А, который в то время не удавалось обнаружить в экспериментах. Однако вскоре 1,5 А-мерндиональный рефлекс был обнаружен на рентгенограммах различных естественных и синтетических волокон а-формы при особом наклоне оси этих волокон по отношению к рентгеновскому лучу. Этот интенсивный рефлекс неоднократно наблюдался впоследствии на рентгенограммах структур подобного типа, а также на рентгенограммах гемоглобина. Из всех предложенных спиральных моделей белков только а-спираль предсказывает сильный 1,5 А-рефлекс. [c.248]

К рассмотрению моделей белков мы вернемся ниже. Се11час мы хотели только показать их неимоверную топологическую сложность. Недаром Перуц придумал антропоморфный термин анатомия гемоглобина . Пространственная структура белков беспрецедентна по сложности, и. они не могут идти в сравнение ни с какими другими молекулами или кристаллами. Тем поразительнее факт, что физики смогли разработать общий метод структурного анализа этих веществ. [c.101]

Различия в свойствах полипептидов в основном определяются природой боковой группы. Большой интерес к этому классу соединении объясняется те.м, что полинеитиды являются простой моделью белков. Главные цепи полипептидов и белков построены в основном одинаково, боковые же цепи значительно различаются. Если синтетические полипептиды содержат только один сорт боковых групп Н, а сополимеры — два или три, то белки формально являются сополимерами 20 и более различных аминокислот, следующих друг за другом в определенной последовательности. Химическая структура полипептидов проще, чем белков, поэтому они и лучше исследованы. Полученные же результаты служат основой для изучения белков. [c.338]

Результаты, полученные при разрешающей способности 5,5 и 6 А, позволили определить расположение группы гема и общие черты третичной структуры молекулы миоглобина (рис. 23). При разрешении 2 A оказалось возможным уточнить в деталях расположение в пространстве отдельных групп атомов (вторичную структуру), а также идентифицировать многие боковые радикалы, что позволило построить атомную модель белка. Данные, полученные этим методом согласовались с результатами определения аминокислотной послсдонательности, проведенного для миоглобина спермы кита . [c.151]

Возможная модель белкового транспорта в неполяризованных клетках представлена на рис. 8-84. В соответствии с этой моделью, белки по умолчанию перемещаются из ЭР в аппарат Г ольджи, от одной цистерны Г ольджи к другой и от транс-сети Г ольджи к поверхности клетки Предполагают, что этот неизбирательный процесс происходит при помощи неклатриновых окаймленных пузырьков. От транс-сети Гольджи управляемый рецепторами транспорт в лизосомы происходит с участием клатриновых окаймленных пузырьков, а транспорт к секреторным гранулам - с участием частично покрытых клатрипом пузырьков. Каким образом можно проверить эту модель [c.83]

Рис. 12-9. Модель белка-рецептора для стероидного гормона. Как полагают, в неактивном состоянии он связан с ингибиторным белком, который блокирует ДНК-связывающий домен рецептора. Связывание гормона рецептором приводит к отделению белка-ингибитора, и в результате рецептор активируется. Прообразом для этой модели послужил рецептор кортизола (глюкокортикоида), но сходную структуру имеют также рецепторы для эстрогенов, тестостерона, прогестерона, альдостерона, тиреоид-ного гормона, ретиноевой кислоты и витамина D (см. рис. 10-25) вместе все эти белки образуют надсемейство рецепторов стероидных гормонов. В случае рецепторов кортизола и эстрогенов белком-ингибитором

Бусиничные модели белков Левитта и Уоршела, Кунтца и соавторов, как и другие упрощенные представления с привлечением разного рода эмпирических корреляций, в большей мере предназначались для воссоздания трехмерной структуры белковых молекул, чем для исследования на их основе механизма самоорганизации природной аминокислотной последовательности. Предложенная в 1978 г. Н. Го и Г. Такетоми [205] так называемая решетчатая модель белка, напротив, совсем не предназначалась для предсказания пространственной структуры белковой молекулы, а была специально разработана для изучения особенностей равновесного двухфазного процесса свертывания и развертывания полипептидной цепи. [c.296]

В случае плоского варианта задачи предполагалось, что гипотетическая белковая цепь состоит из 49 мономерных единиц и ее нативная глобулярная структура свертывается в квадрате 7x7. Каждая 1-я единица цепи характеризуется, во-первых, связевым углом между векторами, соединяющими три узла решетки (г - 1 с / г с / + 1), и, во-вторых, ближайшим окружением. Связевый угол может принимать значения О, -(-90 и -90°. Энергия ближних взаимодействий произвольной конформации решетчатой модели белка выражается суммой энергий связевых углов. У кажого угла энергия отлична от нуля и считается равной -е в том случае, если он соответствует связевому углу в решетчатой интерпретации нативной конформации. Таким образом, учитываемые в расчете ближние взаимодействия предпочтительно стабилизируют нативную структуру белка. Дальние взаимодействия делятся на специфические, отвечающие контактам между ближайшими соседями в исходной конформации, и неспецифические. Энергия первых меньше на е (как и -е, одинаковую во всех случаях) энергии вторых. Следовательно, в отношении дальних и ближних взаимодействий нативная структура белка считается самой предпочтительной. [c.296]

Одно из наиболее существенных отличий процесса свертывания и развертывания белковой цепи от перехода спираль—клубок синтетического полимера связано с дальними взаимодействиями, обусловливающими в значительной мере глобулярную форму нативных конформаций белков. Согласно Го [207], свободная энергия глобулы по отношению к энергии полностью развернутого состояния может быть выражена суммой двух членов, пропорциональных объему и площади поверхности глобулы. При одном и том же объеме энергия системы будет минимальной в случае реализации пространственного строения белка в форме одной глобулы. Это обстоятельство послужило основанием для создания Го однодоменной глобулярной модели свертывания белковой цепи. Согласно этой модели, аминокислотная последовательность на любой стадии структурирования состоит из двух частей — глобулы и клубка, а сборка белка заключается в последовательном переходе остатков из беспорядочной, флуктуирующей области в упорядоченную, конформационно жесткую область. При таком моделировании, как и при использовании решетчатой модели белка Го и Такетоми, свертывание полипептидной цепи может происходить лишь по единственному механизму двухфазного процесса. [c.298]

Анализы кристаллографических моделей белков, проведенные И. Клотцем [13], Б. Ли и Ф. Рихардсом [10], не выявили тенденции так называемых полярных остатков находиться на поверхности, а неполярных — во внутренней части глобулы. Расчеты показали, что половина поверхности, экспонированной к растворителю, состоит из углеводородных атомных групп так называемых полярных остатков и боковых цепей неполярных остатков, в то время как многие полярные группы экранированы от растворителя и находятся не на периферии, а в интерьере пространственной структуры белка. И. Кунтц, рассматривая модель карбоксипептидазы, пришел к выводу о преимущественном расположении внутренних неполярных боковых цепей в промежуточных между а-спиралями и -структурами областях [14]. По предположению Кунтца, назначение таких неполярных контактов заключается в стабилизации третичной структуры белка посредством дисперсионных взаимодействий между вторичными структурами. [c.342]

Карбоксипептидаза, состоящая из 307 аминокислотных остатков, в вытянутой форме имеет длину 1114 А, а в свернутой — 50,0 А. Количественные исследования кристаллографических моделей белков позволили получить новые опытные данные об упаковке атомов в глобуле и атомной плотности белковых молекул. Нативное состояние белковой молекулы имеет высокий коэффициент упаковки, в среднем 75% (с вариацией от 68 до 82%, М. Клэппер [21] и Б. Ли и Ф. Рихарде [10]). Для сравнения отметим, что у правильных сферических тел этот коэффициент равен 74%, а у молекул жидкой воды и жидкого цикло-гексана составляет 58 и 44% соответственно. По плотности упаковки белки близки кристаллам малых органических молекул (70—78%), связанных между собой дисперсионными, лондоновскими силами. Из-за высокой плотности упаковки белки отличаются слабой сжимаемостью. Так, их коэффициент сжимаемости в 20 раз меньше, чем у масла, и практически совпадает с коэффициентом сжимаемости олова и каменной соли. Плотность белка неодинакова во всех частях глобулы. У. Козман и соавт. [22], например, нашли, что плотность центральной части ниже кажущейся плотности белковой молекулы в растворе. Это наблюдение, однако, имеет частный характер. Низкая плотность и даже "пустоты", т.е. области, не заполненные атомами белка, встречаются в различных частях глобулы. Как правило, в них находятся единичные молекулы воды, связанные с аминокислотными остатками водородными связями. Молекулы Н2О обнаруживаются рентгеноструктурным анализом и составляют с белком как бы единое целое. Интересно, что белки, содержащие большое число дисульфидных связей, не отличаются повышенными коэффициентами упаковки и большей плотностью. [c.345]

В экспериментальной расчетной модели белка, у которого известна лько аминокислотная последовательность, начальным структурным риантом может служить ранее установленная нативная конформация го гомолога. Это основополагающее допущение данного подхода и оно ем более вероятно, особенно в отношении активных центров, чем ближе гомологичных белков субстратные специфичности и биологические Войства. Количественных объективных критериев здесь, однако, нет, и Ыбор белка известной структуры в качестве геометрического шаблона Сследуемого объекта практически всегда произволен. Например, для Расчета конформации а-лактальбумина стартовой послужила структура Изоцима [234], конформаций трех ингибиторов яда змей - структура [c.521]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология