Белки образование связей дисульфидны

Полипептидные цепи способны образовывать а-спиральную конформацию (рис. 6.10). Такая конформация характеризуется максимальным насыщением водородных связей вдоль оси спирали. Боковые заместители аминокислотных звеньев направлены наружу и находятся вне спирали. Дополнительным фактором, фиксирующим а-спиральную конформацию макромолекулы белка, является образование внутрицепных дисульфидных (цистиновых), сложноэфирных и солевых связей. Возникновение двойных и тройных спиралей обусловлено интенсивными межмолекулярными взаимодействиями между ними. Такие спиральные одно- и многоцепочечные макромолекулы являются примером стержнеобразных жестких цепей, характеризующихся /ф < 0,63. [c.344]

Определяющими факторами образования и удержания третичной структуры белков являются связи между боковыми радикалами аминокислотных остатков (дисульфидные мостики атомов серы —S—S—, солевые мостики из аминогруппы и карбоксила, водородные мостики и т. д.). [c.353]

В образовании пространственной структуры белков участвуют различные типы химических связей. Основными химическими связями в белках являются ковалентные, дисульфидные связи (-8-8-), образующиеся между -8Н-группами остатков цистеина, водородные, образующиеся за счет электростатических сил притяжения водорода и кислорода разных функциональных групп в белке, а также ионные связи, образующиеся между ионизированными карбоксильными (-ООО") и аминными (-ЫНд) группами аминокислотных радикалов. Выделяют четыре структуры белковых молекул первичную, вторичную, третичную и четвертичную (рис. 88). [c.237]

Белки в природе представлены очень большим разнообразием структур в зависимости от организации молекулярных цепей на четырех уровнях. Линейная последовательность аминокислот, составляющая полипептидную цепь, образует первичную структуру. Аминокислотный состав, число и последовательность аминокислот, а также молекулярная масса цепи характеризуют эту первичную структуру и обусловливают не только другие степени организации, но физико-химические свойства белка. Образование водородных связей между кислородом карбонильной группы и водородом МН-группы в различных пептидных связях предопределяет вторичную структуру. Установление этих внутри- или межмолекулярных водородных связей приводит к возникновению трех типов вторичной структуры а-спираль, Р-структура в виде складчатого листка или тройная спираль типа коллагена. В зависимости от характера белков в основном образуются вторичные структуры одного или другого вида. Однако некоторые белки могут переходить из одной структуры в другую в зависимости от условий, в которых они оказываются, либо образовывать смесь частей в виде упорядоченных а- и Р-структур и неорганизованных частей, называемых статистическими клубками. Между боковыми цепями аминокислот, составляющими полипептидную цепь, устанавливаются взаимодействия ковалентного характера (дисульфидные связи) или нековалентные (водородные связи, электростатические или гидрофобные взаимодействия). Они придают белковым молекулам трехмерную организацию, называемую третичной структурой. Наконец, высшая степень организации может быть достигнута нековалентным связыванием нескольких полипептидных цепей, что приводит к образованию структуры, называемой четвертичной. Многие белки имеют пространственную конфигурацию сферического типа и называются глобулярными. В противоположность этому некоторые белки обладают продольно-ориентированной структурой и называются фибриллярными. Натуральные волокнистые [c.531]

В самом деле, белки представляют собой макромолекуляр-ную группу, совокупность аминокислот, объединенных между собой пептидными связями, которые образуют цепи, соединенные водородными, дисульфидными, ионными, Ван-дер-Ваальса и прочими связями. Нередко в образовании связи участвует и небелковая группа она может быть по своей природе углеводной, липидной, фосфорной и т. п. [c.415]

Затем в результате реакции с цианидом образуется тиоцианат, который, в конце концов, дает тиоциановую кислоту и остаток дегидроаминокислоты. Последний легко гидролизуется в разбавленной кислоте или щелочи. Таким образом, в целом эта реакция, по-видимому, может применяться для специфического расщепления белков сначала по дисульфидным связям с последующим расщеплением пептидных связей, образованных цистином или цистеином. [c.400]

Полипептидные цепи белков могут соединяться между собой с образованием амидных, дисульфидных, гидрофобных, водородных и иных связей за счет боковых цепей аминокислот. В результате возникновения этих связей происходит закручивание а-спирали в клубок (рис. 38). Эти особенности строения белков называют третичной структурой. [c.320]

Изучить структуру белка на самом простом уровне — значит определить его первичную структуру, т. е. последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи, а также природу и положение поперечных связей. Вторичная структура белка, т. е. наличие и характер спирализации полипептидной цепи, в значительной степени зависит от первичной структуры. Она, кроме того, зависит от pH и ионной силы раствора, а также от тех свойств среды, которые влияют на водородные связи и гидратацию белка. Третичная структура белка возникает в результате дальнейшего изгибания и скручивания полипептидной цепи, уже имеющей вторичную структуру. В некоторых случаях вторичная и третичная структуры всецело определяются первичной структурой белка. Если такие белки подвергать воздействию повышенной температуры или обработать мочевиной, кислотой, щелочью или другими агентами, которые нарушают вторичную и третичную структуру, не затрагивая первичной, то возможно самопроизвольное восстановление их конформации. Примером подобных белков может служить фермент рибонуклеаза. В этом случае последовательность аминокислот в полипептидной цепи определяет даже положение дисульфидных мостиков, так что если после воздействия восстанавливающими агентами провести окисление в мягких условиях, то-образование поперечных дисульфидных связей происходит в тех же местах, где они были раньше. Другие ферменты необратимо денатурируются даже в относительно мягких условиях. В настоящее время не ясно, каким образом столь лабильная и высокоспецифичная структура, как третичная, возникает во время синтеза ферментного белка на поверхности рибосомы. [c.99]

Незначительные изменения конформации белка, например набухание молекул сывороточного альбумина при нодкислении раствора до pH 4 [384, 385], часто обратимы. Обратимость конформационных переходов особенно благоприятна в том случае, если полипептидная цепь имеет внутримолекулярные дисульфидные мостики, которые накладывают ограничения на разворачивание цени. Наглядным примером такой обратимой денатурации является проведенное Германсом и Шерагой [395] исследование рибонуклеазы, молекула которой состоит из простой полипептидной цепи, сшитой четырьмя дисульфидными группами. Известна полная последовательность аминокислот в этом ферменте, и схематическое изображение полипептидной цени с указанием места поперечных связей [396] приведено на рис. 45. Отсюда возникает вопрос, можно ли разрушить поперечные связи путем восстановления, что позволяет цепи разворачиваться и возобновлять нативную конформацию с соответствующими нарами тиольных групп, окисленных до дисульфидных мостиков. Решающий эксперимент был поставлен Уайтом [397], который показал, что большая доля ферментативной активности, утерянная при восстановлении дисульфидных групп, может быть в основном восстановлена путем повторного окисления. Особенно важные результаты были получены Анфинсеном и др. [398], которые обнаружили, что воссоздание дисульфидных связей происходит быстрее, чем восстановление ферментативной активности белка. Так как восемь аминокислотных остатков, принимающих участие в создании четырех дисульфидных мостиков, могут соединяться друг с другом 105 различными способами и поскольку образование межмолекулярных дисульфидных связей влияет на ход внутримолекулярной реакции [399], образование многих поперечных связей в начальной стадии может протекать нерегулярно. Такие молекулы [c.137]

Хотя все галогены реагируют с белками тем или иным образом, реакция иодирования, как уже отмечалось, была изучена наиболее подробно. С белками иод в принципе может реагировать по трем основным направлениям а) реакции замещения, в основном электрофильного, в которых 50% вступившего в реакцию иода становится заместителем, а остальные 50% выделяются в виде иодистого водорода б) реакции присоединения, в которых весь вступающий в реакцию иод удерживается в веществе, образуя иодзамещенное органическое производное в) реакции окисления (типа превращения сульфгидрильных групп в дисульфидные), в которых весь прореагировавший иод превращается в неорганический иодид. Реакции присоединения для белков не наблюдались. Реакции окисления хорошо известны они будут обсуждены при рассмотрении образования поперечных дисульфидных связей. Реакции иодирования освещены с различных позиций в нескольких обзорах, содержащих обширный библиографический материал [50, 90—92]. Примеры, выбранные для настоящего изложения, служат лишь целям иллюстрации типов протекающих реакций и в общем виде затрагивают селективность и возможности применения метода иодирования. [c.351]

Одно из преимуществ секреции состоит в следующем в норме лишь очень немногие из собственных дрожжевых белков секретируются в среду, и при достаточно высоком уровне гетерологичной экспрессии очистка соответствующего продукта не составляет большого труда. Секреция дрожжами белков, в норме секретируемых клетками млекопитающих, обычно сопряжена с правильным формированием дисульфидных связей и как следствие с сохранением этими белками биологической активности. Мы показали, что ФРТ, активная форма которого требует образования многих дисульфидных связей и димеризации, эффективно синтезируется, собирается и секретируется дрожжевыми клетками, причем его биологическая активность не отличается от активности препаратов, выделенных из человеческих тромбоцитов [4]. [c.209]

Химотрипсин, Химотрипсин (КФ 3.4.21.1) секретируется вфор-ме профермента — химотрипсиногена поджелуд очной железой позвоночных животных активация профермента происходит в двенадцатиперстной кишке под действием трипсина. Физиологическая функция химотрипсина — гидролиз белков и полипептидов. Химотрипсин атакует преимущественно пептидные связи, образованные карбоксильными группами остатков тирозина, триптофана, фенилаланина и метионина. Он эффективно гидролизует также сложные эфиры соответствующих аминокислот. Молекулярная масса химотрипсина равна 25 ООО, молекула его содержит 241 аминокислотный остаток. Химотрипсин образован тремя полипептидными цепями, которые связаны дисульфидными мостиками. Первичная структура фермента установлена Б. Хартли в 1964 г. [c.197]

С другой стороны, каучук, вулканизированный серой, сохраняет свойства статистического клубка, несмотря на наличие ди- и полисуль-фидных мостиков. Изучение обратимой денатурации белков с разрывом и последующим спонтанным восстановлением первоначальных дисульфидных связей, прежде всего исследование К. Анфинсена [7] денатурации и ренатурации рибонуклеазы А, склоняет к предположению, что не 8-8-мостики создают нативную структуру, а, напротив, структура, формирующаяся за счет слабых взаимодействий, приводит к сближению вполне определенные остатки цистеина и тем самым обусловливает избирательное образование системы дисульфидных связей. Таким образом, можно заключить, что белковую глобулу создают слабые невалентные взаимодействия. Невалентные взаимодействия в водорастворимом белке мог) т возникать между пептидными группами основной цепи, между боковыми цепями аминокислотных остатков, между звеньями основной цепи и боковыми цепями. Кроме того, поскольку белок сохраняет свою нативную конформацию и функционирует только в водном растворе при определенных, так называемых физиологических значениях pH и ионной силы, то структура определяется также взаимодействиями белка с молекулами воды и находящимися в ней соединениями и ионами. Окружающая среда, помимо этого, оказывает конкурирующее и иное влияние на внутримолекулярные взаимодействия. Рассмотрим сложившееся мнение о природе перечисленных взаимодействий, об их вкладах в конформационную энергию и, следовательно, влиянии на стабильность пространственной структуры белковой молекулы. [c.232]

Определяющими факторами образования и удержания третичной структуры белков являются связи между боковыми радикалми аминокислотных остатков (дисульфидные мостики атомов серы -8-8-, [c.421]

ПО изменению кругового дихроизма раствора белка. Исходная (нативная) форма лизоцима Т4 содержит два свободных остатка цистеина, не участвующих в образовании дисульфидных связей, У фермента так называемого псевдодикого типа они заменены на остатки Thr и Ala, при этом активность и термостабильность фермента остались прежними. Последовательность псевдодикого типа служила стандартом при сравнении вариантов с потенциально термостабилизирующими дисульфидными связями и также предотвращала образование случайных дисульфидных связей между вновь введенными остатками цистеина и остатками, присутствующими в нативном белке. [c.169]

Была предложена гипотеза, по которой расщепление—S—S—связей ПЛФ вблизи мембран дает возможность связывания полипептида с сульфгидрильными группами мембранных белков с образованием новых дисульфидных связей (S hroeter е at., 1972). Однако прямых доказательств подобного механизма действия пока не было получено. [c.78]

Эта реакция, аналогично параллельно протекающей реакции, описанной 1В гл. 4 [уравнение (4-31)], которая приводит к образованию желтой нестабильной формы тиамин-аниона, является примером практически полностью кооперативного отщепления двух протонов, сопровождающегося структурными изменениями. В ходе титрования не обнаружено сколько-нибудь значительных концентраций промежуточного соединения. Это свойство необычно для небольших молекул, и оио помогло Вильямсу и др. правильно установить строение витамина. Имеют ли эти реакции какое-либо биологическое значение Тиольиая форма, представленная выше, или желтая форма [уравнение (4-31)], могла бы присоединяться к активным центрам белков с помощью дисульфидных связей. Одиако если такие реакции ферментов с тиамином и происходят, то пока они еще ие обнаружены. [c.208]

Своеобразная конструкция, основанная на образовании дисульфидных мостиков, обнаружена в ферментах триптофаназе [121] и треониндезаминазе [122] (рис. 8.3), выделенной из Salmonella, Здесь 4 идентичные полипептидные цепи попарно связаны дисульфидными мостиками, так что белки содержат по 2 (мономерные) субъединицы. Такая асимметричная агрегация, вероятно, связана с тем обстоятельством, что эти ферменты содержат по 2 центра связывания пиридоксальфосфата. Аналогичную функцию выполняют [c.68]

Из химических соображений существует три довода в пользу возрастания молекулярного веса белков при облучении в растворе. Во-первых, между молекулами белков могут образовываться дисульфидные связи. Во-вторых, действие на тирозиновую составляющую может давать продукт большего молекулярного веса, как это происходит с самим тирозином (стр. 246). В-третьих, даже деструкция может увеличивать молекулярный вес, поскольку разорванные молекулы могут агрегироваться путем образования новых водородных связей. По-видимому, особенно характерными эффектами облучения белков в растворе являются образование дисульфида и полимеризация путем действия на тирозинные звенья. Можно ожидать, что в сухом состоянии этим реакциям препятствуют пространственные факторы. [c.257]

Свертывание может происходить значительно быстрее, чем синтез цепи. Свертывание in vitro осуществляется чрезвычайно быстро, по крайней мере для малых белков, не содержащих дисульфидных мостиков. Нуклеаза стафилококка повторно свертывается в течение 1 с [438], а метмиоглобин — в течение 10 с [439]. Если эти величины применимы также и к условиям in vivo, свертывание цепи может происходить по крайней мере в 10 раз быстрее, чем биосинтез аминокислотной последовательности. Дисульфидсодержащие белки, например панкреатическая рибонуклеаза, повторно свертываются за время от 1 до 10 с, если дисульфидные связи не были разорваны в процессе предшеств ющей денатурации [440]. Однако если такие белки развернуты и восстановлены, последующее свертывание цепи (которое включает образование правильной системы дн-сульфидных связей) продолжается при оптимальных условиях в течение многих минут. [c.182]

Результаты этого эксперимента показали, что термостабильность фермента повыщается при образовании новых дисульфидных связей, при этом наиболее термостабильным является белок с максимальным числом таких связей. Однако некоторые варианты (С, Е и F), будучи более термостабильными, чем нативный фермент или фермент псевдодикого типа , не обладают ферментативной активностью. Возможно, это обусловливается искажением конформации белковой молекулы при образовании дисуль-фидной связи между остатками 21 и 142. Хотя создание новых белков с помощью методов генной инженерии часто представляет собой эмпирический процесс (т. е. далеко не всегда бывает ясно, замены каких именно аминокислот позволяют получить наилучший вариант), описанный эксперимент показывает, что получение термостабильных белков с дополнительными дисульфидными связями вполне реально. [c.169]

Возможно, что сшивание молекул белков происходит главным образом путем окисления тиоловых групп с образованием межмолекулярных дисульфидных М остиков. Перестройка существующих внутримолекулярных дисульфидных связей в меж-молекулярные должна также вызывать агрегацию, но неизвестно, ускоряет ли облучение такие реакции. Каррол с сотрудниками [71] полагали, что образование поперечных связей происходит не только за счет возникновения дисульфидных мостиков, а, возможно, также в результате соединения бензольных колец тирозина и фенилаланина. Известно [72—74], что облучение насыщенных водных растворов бензола приводит к образованию дифенила как основного продукта реакции. [c.228]

Дисульфидные связи часто встречаются в природных продуктах. Во внеклеточных белках [81] ковалентные дисульфидные связи обеспечивают образование поперечных сшивок, значительно более прочных, чем гидрофобные взаимодействия и водородные связи, которые, как полагают, обеспечивают первоначальное скручивание молекулы белка. Дисульфидная поперечная сшивка делает относительно постоянным то расположение пептидных цепей, которое первоначально образовалось за счет более слабых связывающих сил. Дисульфидные связи не являются основным типом связей во внутриклеточных структурах. Биохимическая важность дисульфидной связи определяется уникальностью природы системы тиол — дисульфид, в которой связь 8—5 может образовываться и разрываться в условиях, приемлемых для биологических процессов, посредством дисульфидного обмена с участием глутатиона (61). Цистин (62) является составной частью аэробных систем. Он образуется посредством легкого окисления цистеина НЗСН2СН(НН2)С02Н и при переваривании дисульфидов, входящих в состав белка. Липоевая кислота (63) участвует в окислительном декарбоксилировании а-оксокислот и является общим звеном в двух основных биохимических процессах, в которых участвует тиол — дисульфидная система перенос электрона и генерирование тиоэфирных связей, обладающих большой энергией [81,82]. [c.446]

В последние годы достигнуты большие успехи в изучении химической структуры белков. Была полностью подтверждена правильность полипептидной теории строения белка. Кроме пептидной связи, в молекулах белка были открыты дисульфидные и водородные связи, или мостики. Образование дисульфидной связи между аминокислотами происходит по типу образования цистина из молекул цистеина (стр. 204). [c.217]

Полипептидные цепи белкоа могут также соединяться между собой ковалентными связями с образованием амидных,, дисульфидных и иных мостиков за счет боковых цепей аминокислот. Эти особенности белков называются третичной структурой. [c.340]

Из приведенных данных видно, что молекулы трипсина, а еще в большей мере химотрипсина, теряют способность проникать в зерно сорбента, что связано, естественно, с увеличением размеров макромолекул. У химотрипсина это происходит даже несмотря на образование трех осколков из каждой макромолекулы. Совершенно иначе ведет себя рибонуклеаза. Разрушение дйсульфид-ных мостиков и дальнейшее ацетамидирование приводят к увеличению проницаемости смолы этими макромолекулами, т. е. к уменьшению их размеров. Метод одноактной сорбции белков ионообменными смолами с целью анализа размеров макромолекул может быть сопоставлен с хроматографическим фракционированием белков методом гельфильтрации на сефадексе. Одноактная сорбция на ионитах и гельфильтрация на сефадексах приводят к идентичным суждениям об изменчивости морфологии белков после разрыва дисульфидных групп в трипсине, лизоциме и рибонук-леазе. [c.198]

Однако данные, получаемые этим методом, весьма относительны, поскольку сама дифференцировка быстро и медленно обменивающихся атомов водорода часто бывает затруднительной. Причина этого состоит в следующем. Известно, что благодаря образованию отдельных вторичных связей (дисульфидные мостики, взаимодействие боковых радикалов и т. п.) могут возникать напряжения на отдельных участках а-спирали, которые приводят к ослаблению водородных связей. В результате атомы имидного водорода в этих звеньях будут обмениваться несколько быстрее, нежели атомы других пептидных групп, но медленнее, чем при полном отсутствии водородных связей. Например, из 123 пептидных водородов рибонуклеазы 70 обмениваются при 0° медленно, т. е. степень спирализации можно считать равной 57%. Но из этих 70 имидных водородов, стабилизированных Н-связями, 25 способны обмениваться с водой при 0° за несколько суток, 25 дополнительно обмениваются при 38° за сутки и лишь 20 не способны обмениваться вплоть до температуры плавления а-спирали. Отсюда степень спирализации может быть оценена и в 36% (45 медленно обменивающихся Н-атомов), и в 16% (20 необменивающихся Н-атомов). Поэтому метод скорости дейтерации может быть использован для оценки степени спирализации белка лишь в совокупности с другими приемами анализа. [c.107]

Рис. 3-24. Образование ковалентной дисульфидной связи между соседними остатками цистеина белка.

Методика солюбилизации и двухстадийной ренатурации прохимозина теленка [18] приведена в табл. 4.18. Важное значение имеет время инкубации в мочевине, так как оно влияет па общий выход белка. Считается, что это время необходимо для проникновения мочевины и нарушения белковых взаимодействий в нерастворимых включениях. Выход активного фермента также зависит от концентрации белка в растворе мочевины и щелочи. В случае мочевины это может отражать изменение эффективности дезагрегации нерастворимых включений при увеличении соотношения денатурирующий агент белок. Существует предположение, что при щелочном pH между молекулами прохимозина происходит взаимный тиол-дисульфидный обмен. Поэтому оптимальна такая концентрация белка, при которой мономеры образуются предпочтительнее, чем агрегаты. Поскольку образование правильных дисульфидных связей может начаться при pH 10,7, во время инкубации при pH 8,0, по-видимому [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология