Нековалентное присоединение

Кроме каталитической активности не- которые ферменты обладают также и регуляторной активностью. Они служат как бы дирижерами , задающими темп метаболическим процессам. Некоторые регуляторные ферменты, называемые аллостерическими, регулируют скорость реакций путем обратимого нековалентного присоединения специфических модуляторов, или эффекторов, к регуляторному, или аллостерическому, центру фермента. Такими модуляторами могут быть либо сами субстраты, либо какие-то промежуточные продукты метаболизма. К другому классу относятся регуляторные ферменты, способные изменять свою активность путем ковалентной модификации содержащихся в них специфических функциональных групп, необходимых для активности фермента. Некоторые ферменты существуют в нескольких формах, называемых изоферментами, которые различаются по своим кинетическим характеристикам. Многие генетические заболевания человека обусловлены нарушением в результате мутаций функционирования одного или нескольких ферментов. [c.268]

Рис. 6.5. Соотношение высот линий сверхтонкого расщепления (АДг) в диапазоне степеней гидратации от 0,02 до 0,36 для темпона, нековалентно присоединенного к лизоциму (содержание 0,018 вес. доли).

Рис. 12-59. Схема гигантского агрегата протеогликанов (из хряща), состоящего примерно из сотни протеогликановых молекул (вроде изображенной на рис. 12-57), нековалентно присоединенных с помощью двух специальных связующих белков к цепи гиалуроновой кислоты. Молекулярная масса такого комплекса может превышать 10 , а занимаемый объем равен объему бактериальной клетки.

Рис. 15. Два способа изменения каталитической активности фермента нековалентное присоединение регулятора (активатора и ингибитора) и ковалентное присоединение химической группы (химическая модификация белка)

Регуляторный фермент. Фермент, обладающий регуляторной функцией благодаря его способности изменять свою каталитическую активность в результате нековалентного или ковалентного присоединения особого модулирующего метаболита. [c.1017]

Полипептидная цепь цитохрома с сильно отличается от а- и р-цепей гемоглобина и от цепи миоглобина. Гем присоединен тиоэфирными связями к остаткам цистеина в положениях 14 и 17 и находится, таким образом, гораздо ближе к N-концу, чем нековалентно связанный гём в гемоглобине и миоглобине. [c.161]

Толстые нити образованы белком миозином. Каждая толстая нить окружена шестью тонкими. Миозин состоит из двух тяжелых и четырех легких полипептидных цепей (ММ 500 ООО Да). Л -конец каждой тяжелой цепи имеет глобулярную форму, образуя головку молекулы. К каждой из головок нековалентно присоединены по две легкие цепи. С-конец тяжелой цепи имеет конформацию а-спирали. Головка миозина присоединена к остальной части молекулы гибким участком. Это позволяет ей обратимо присоединяться к актину. Палочкообразные хвосты молекул миозина могут соединяться друг с другом, образуя пучки. Головки располагаются вокруг пучка по спирали. В области М-линии пучки соединяются хвост к хвосту , образуя миозиновые нити саркомера. В головке миозина есть центры связывания с актином и АТФ. Она способна гидролизовать АТФ на АДФ-ЬРн, т.е. обладает ферментативной активностью. Присоединение АТФ к миозину и гидролиз АТФ происходят очень быстро, однако продукты гидролиза АДФ и Рн отщепляются от миозина медленно. [c.458]

При этом образуются два фрагмента, так называемые S-пептид и S-белок. Они могут быть разделены путем гель-фильтрации на сефадексе G-25. Каждый из этих фрагментов в отдельности неактивен, но при их смешивании активность рибонуклеазы восстанавливается. Такой реконструированный белок получил название рибонуклеазы S. По-видимому, присоединение S-пептида к S-белку происходит в данном случае путем нековалентного взаимодействия. До недавнего времени синтетические исследования рибонуклеазы были в основном связаны с синтезом S-nen-тида а также небольших фрагментов S-белка В 1969 г. осуш,ествлен синтез рибонуклеазы А твердофазным методом и рибонуклеазы S с использованием метода N-карбоксиангидридов [c.181]

Работа с частью системы, физически отделенной от системы в целом, всегда таит в себе опасность получения неверных результатов, поскольку эта часть необязательно будет вести себя так же, как в интактной системе. Одна из возможностей обойти эту трудность заключается в том, чтобы найти 4 10006 наблюдать одновременно лишь за этой одной частью, но в составе интактной системы. Это основная цель исследований, в которых используются зонды или метки. Иногда макромолекула сама содержит такой зонд, например ион переходного металла в функциональном центре или вблизи него или окрашенную простетическую группу, скажем гем. В других случаях исследователь вводит зонд в заданное место структуры путем его ковалентного присоединения или нековалентного связывания. От вида используемого зонда зависит, какие локальные особенности удастся выявить. К этим особенностям относятся полярность, гибкость, присутствие определенных звеньев макромолекулы или других связанных молекул, истинная конформация самого зонда, его электронная структура и природа его связи с макромолекулой. [c.38]

Аллостерическне ферменты регулируются путем нековалентного присоединения к ним молекул модуляторов [c.257]

Наличие различных изоферментов в органеллах может быть связано и с особыми условиями транспорта белка через мембрану из цитоплазмы в матрикс органеллы. Фумарат-гидратаза (КФ 4.2.1.2) присутствует и в матриксе митохондрий, и в цитоплазме клеток млекопитающих. Митохондриальная форма при электрофорезе движется в сторону анода медленнее, чем форма цитоплазматическая, но исследование межвидовых гибридных соматических клеток указывает на то, что обе эти формы могут быть продуктами одного гена и что различия между ними являются результатом постсинтетической модификации-[4761]. Эта модификация изофермента, по-видимому, довольно незначительна, и неясно, когда она совершается, — до или после проникновения фермента в митохондрию. Вопрос о механизме, с помощью которого в естественных условиях белки проникают в окруженные мембранами органеллы, окончательно не решен особенно трудно объяснить этот процесс в том случае, когда органелла окружена несколькими мембранами [479, 4112]. Лизосомы окружены одиночной мембраной при исследовании гомогенатов печени грызунов было установлено,, что фермент -D-глюкуронидаза (КФ 3.2.1.31) присутствует и в лизосомах, и в микросомной фракции, причем, хотя изофермент-ные его формы в этих компартментах различаются, они тем не менее образуются в результате посттрапсляционной модификации продукта трансляции одного гена. Эта модификация может-состоять в нековалентном присоединении какого-то пептида [2689], в частичном протеолизе или же в присоединении углевода [3574]. Возможно, однако, что лизосомы и эндоплазматический ретикулум имеют общее происхождене, и это облегчает транспорт белка между ними. [c.111]

Реакцию активной гемагглютинации вверху слева) используют для выявления антител к антигенам эритроцитов. Сыворотку последовательно разводят (обычно используют двукратные разведения) физиологическим раствором и вносят в лунки планшета (внизу ряды 1 - 10 слева направо). Ряды 11 и 12 служат для положительного и отрицательного контролей. В данном примере исследовано 8 разных антисывороток (А -Н). В каждую лунку вносят суспензию эритроцитов (содержащую особый белок для предотвращения неспецифической агглютинации эритроцитов) до концентрации клеток 1 %. Если количество антител в лунке достаточно для агглютинации (перекрестного связывания) всех эритроцитов, они осаждаются на дно лунки, образуя пятно. Если же антител недостаточно, клетки, скатываясь по стенкам лунки на дно, формируют небольшую плотную пуговку . Некоторые антитела плохо агглютинируют зритроциты и для их выявления необходимо ставить реакцию непрямой агглютинации в лунки добавляют другие антитела, которые соединяются с неагглютинирующими антителами, уже связавшимися с эритроцитами. С помощью реакции гемагглютинации можно определять и другие, не зри-троцитарные антигены, ковалентно или нековалентно присоединенные к эритроцитам. Для того чтобы связать антиген с поверхностью эритроцитов (сенсибилизировать их), используют хлорид хрома, таннино-вую кислоту, глутаровый альдегид и ряд других химических агентов. [c.531]

В последние 30 лет стало очевидным, что, помимо химических реакций, по крайней мере столь же важны физические взаимодействия между молекулами — взаимодействия, при которых не происходит ни образования, ни распада ковалентных связей. Например, регуляция химических реакций (т. е. степень их протекания) осуществляется как путем физических изменений структуры макромолекул, так и путем изменения реакционной способности активных центров в макромолекулах, связанных с нековалентным присоединением малых или больших молекул. Более того, особые свойства крупных агрегатов макромолекул, которые находятся в клетках или в различных частях организма (т. е. в мембранах, клеточных стенках, хромосомах, сухожилиях, волосах и т. д.), определяются нековалентными физическими взаимодействиями. Следовательно, недостаточно знать только химические реакции для понимания сложных биологических систем необходимо также знать физические свойства составляющих их молекул. Выяснение этого и является основной задачей физической биохимлш. Приложение полученных данных к биологическим системам лежит в основе современной науки, названной молекулярной биологией. Большая часть данной книги посвящена описанию методов, применяемых для характеристики макромолекул. Поскольку язык, описывающий макромолекулы, обычно незнаком студенту-биохимику, вначале будут объяснены значения терминов и понятия, которые используются при рассмотрении свойств и формы макромолекул и переходов между различными формами. [c.11]

В некоторых случаях конечной стадией биосинтеза функционального активного белка является ковалентное присоединение простетической группы, участвующей в формировании активного участка фермента. Например, биотин и липоевая кислота ферментативно присоединяются к нуждающимся в них ферментам. Рибофлавин ковалентно связывается с некоторыми белками, а группа гема — с цитохромом с. Нековалентно связанные коферменты присоединяются к пептидным цепям в строго определенные моменты — вероятно, еще до завершения синтеза всей полипептидной цепи. [c.497]

Модель связывания ПАЛФ апоферментом дает возможность детально рассмотреть механизм ферментативного трансаминирования [49]. Первая стадия процесса состоит в нековалентном связывании аминокислоты активным центром. Вторая стадия — нуклеофильное присоединение аминогруппы субстрата к связи [c.380]

Оптимальные условия связывания, pH, состав буферного раствора и температура, в значительной степени зависят от характера аффинного лиганда. Наиболее эффективно реакция проходит при pH 8—10, однако, если этого требует природа аффинного лиганда, можно использовать и более низкие значения pH. Аффинный лиганд, особенно белковой природы, растворяют в буфере с высокой ионной силой (около 0,5), чтобы предотвратить неспецифическую сорбцию, например белка на белке, которая обусловлена полиэлектролитной природой белков. Для последующей отмывки сорбента используются растворы с более высокой ионной силой. Можно применять карбонатные или бо- ратные буферы с добавкой хлорида натрия. Количество присоединенного лиганда зависит от соотношения в реакционной смеси аффинного лиганда и объема геля, pH, природы самого лиганда (числа реакционноспособных групп и т. д.), а также от длительности проведения реакции и температуры. Например, при иммобилизации химотрипсина к 2 мл NBr-акти Вированной сефарозы при pH 8 присоединяется только 5 мг из 10 мг взятого белка, из 20 мг белка связывается примерно 8 мг, а из 30 мг — примерно 10 мг. При комнатной температуре (20— 25 °С) связывание обычно завершается за 2 ч, при пониженной температуре рекомендуется увеличить длительность реакции до 16 ч, т. е. оставлять реакционную смесь на ночь. В процессе связывания реакционную массу необходимо перемешивать, но применять магнитную мешалку не рекомендуется, так как при таком перемешивании можно разрушить гель. Лучше всего перемешивать реакционную смесь встряхиванием. Когда реакция закончится, гель переносят на пористый стеклянный фильтр и промывают тем же буферным раствором, в котором проводилось связывание. Оставшиеся активные группы рекомендуется блокировать, с этой целью гель обрабатывают 2 ч 1М этанола-мином при pH 8. Конечный продукт следует промыть 4—5 раз буферным раствором с высоким или низким pH. Например, можно использовать ацетатный (0,1 М, pH 4) или боратный буферный (0,1 М, pH 8,5) раствор, содержащий 1 моль/л хлорида натрия. Как уже упоминалось во введении, все нековалентно связанные соединения следует отмыть. [c.20]

Тот факт, что перенос фосфата протекает через ковалентное промежуточное соединение, фосфорилфермент, служит основой предполагаемого механизма катализа щелочной фосфатазой. Фосфорилированный белок можно осадить из смеси фосфата с ферментом прибавлением трихлоруксусной кислоты [60]. Анализ продуктов расщепления белка показывает, что фосфат присоединен к остатку серина [61]. В щелочной среде обнаружить ковалентно присоединенный фосфат не удается, одна1ко Вильсон и сотр. [62—67] с помощью кинетических и изотопных методов показали, что фосфорилфермент образуется при всех значениях pH и что он идентичен фосфорилированному белку, выделяемому из кислого раствора. Свободная энергия гидролиза этого промежуточного соединения удивительно мала, и по величине соответствующей ей константы равновесия он в 10 раз устойчивее обычных фосфорных эфиров [62—64]. Причина того, что фосфатаза не оказывается в термодинамической ловушке, заключается в образовании нековалентного комплекса фермент—фосфат, который при pH 8 в 100 раз устойчивее фосфорилфермента [62]. В результате этого равновесие [c.638]

Б. Полисахарид-белковые /сож/гле/ссм — соединения, в которых углеводный компонент присоединен к полииептидной части молекулы нековалентной связью (солеобразо-вание, водородная связь и т. д.). [c.73]

Протеогликаны образуют агрегаты — структуры типа бутылочной щетки. Они состоят из гиалуроновой кислоты, протеогликано-вых субъединиц и низкомолекулярных связывающих белков. Стержнем агрегата является длинная нитевидная молекула гиалуроновой кислоты. К ней с помощью связывающих белков нековалентными связями присоединены субъединицы протеогликанов — это цепи ке-ратан- и хондроитинсульфатов, присоединенные ковалентными связями к полипептидной цепи, называемой сердцевидным или соге-белком. [c.466]

I и II. Это позволяет предположить, что при гидролизе папаином, во время которого фермент активируется цистеином, происходит восстановление дисульфидной связи наряду с разрывом пептидных связей. Этот факт подтвердили Себра и сотр. [25], использовав для гидролиза нерастворимый папаин, полученный путем присоединения к папаину аминокислотного сополимера. Было показано, что при гидролизе ИгГ кролика предварительно активированным нерастворимым папаином не происходит изменения молекулярного веса. Однако если продукт гидролиза восстанавливать цистеином, то при последующем расщеплении образуются фрагменты I, II и III. Это показывает, что I и II соединены дисульфидной связью, а III остается присоединенным нековалентной связью до тех пор, пока I и II не будут отделены. [c.104]

Рпс. 6-14. Пять способов ассоциации мембранных белков с липидным бислоем Трансмембранные белки пронизывают бислой в виде одиночной а-спирали (1) или нескольких а-спиралей (2). Некоторые из таких белков (1 и 2) имеют присоедипеппую ковалентно цепь жирной кислоты, погруженную в цитоплазматический монослой (1). Другие мембранные белки ассоциируют с бислоем только за счет ковалентно присоединенного к ним липида - либо цепи жирной кислоты, погружеппой в цитоплазматический монослой (3), либо, гораздо реже, через фосфолипид фосфатидилипозитол, погруженный во внешний монослой и соединенный с белком через олигосахарид (4). Наконец, многие белки ассоциируют с мембраной только благодаря нековалентным взаимодействиям с другими мембранными белками (5). Детали обсуждаются в гл. 8. [c.360]

Происхоляший при мышечном сокрашении гидролиз АТР - прямое следствие взаимодействия между актином и миозином. Миозин и сам по себе действует как АТРаза, но в очищенном виде он работает сравнительно медленно. Для завершения полного цикла гидролиза одной молекулы АТР каждой молекуле миозина требуется примерно полминуты. При этом скорость-лимитирующей стадией оказывается не связывание АТР с миозином и не гидролиз концевой фосфатной связи (оба процесса протекают быстро), а освобождение продуктов гидролиза-ADP и неорганического фосфата - из комплекса с миозином. Оставаясь нековалентно связанными с его молекулой, они препятствуют присоединению и последующему гршролизу новых молекул АТР [c.261]

Почти все РНК состоят из одной ковалентной цепи. Одно из возможных исключений составляет 288-рРНК эукариот, которая, по-видимому, содержит короткую 5,88-цепь, присоединенную нековалентно. Другим исключением является РНК некоторых опухолеродных вирусов, вероятно, существующая в виде димера из двух одинаковых цепей. Имеющиеся по этому поводу данные мы рассмотрим ниже. [c.156]

ЛИТЬ по образованию продуктов катализируемой им реакции. Большинство используемых ферментных меток способно за 1 мин при обычных температуре и давлении превращать в продукты 10 молекул субстрата в расчете на одну молекулу фермента. Каталитическая эффективность фермента сильно зависит от его трехмерной структуры (конформации), Пространственная структура фермента, как и любого белка, поддерживается многочисленными нековалентными взаимодействиями, такими, как гидрофобные и водородные связи, ионные контакты, а также ковалентными дисульфидными связями. Трехмерная структура фермента обеспечивает близкое соседство определенных аминокислотных остатков в положениях, наиболее выгодных для осуществления катализа. Нековалентные химические связи непрочны и легко разрушаются или ослабляются под влиянием тепловой энергии или дополнительных нековалентных взаимодействий, возникающих, например, при связывании ионов, хао-тропных агентов, детергентов, липидов и т. д. Известно, что присоединение к ферменту другой молекулы (скажем, аллосте-рического эффектора) в области, удаленной от активного центра (т. е. каталитического центра), может вызвать конформацион-ную перестройку, изменяющую пространственное расположение аминокислотных остатков в этом центре. Изменения в некова- лентных взаимодействиях, приводящие к новой, необычной конформации фермента, способны существенно повлиять на каталитическую активность. Подобная конформационная гибкость становится одной из помех при использовании фермента в качестве метки. Однако эта же гибкость полезна для разработки иммуноферментного анализа без разделения компонентов, основанного на вызываемых антителами изменениях в конформации конъюгата [лиганд — фермент]. Другое преимущество применения ферментов в качестве меток обусловлено наличием в их молекулах многочисленных функциональных групп (аминогрупп, сульфгидрильных, карбоксильных, карбамоильных, остатков тирозина), через которые можно ковалентно присоединять молекулы лигандов. [c.12]

Ковалентная модификация. Некоторые регуляторные ферменты контролируются не только аллостерически, но и с помощью ковалентной модификации. Например, фосфорилирование повышает каталитическую активность гликоген-фосфорилазы и снижает активность гликоген-синтазы. Эти ковалентные модификации катализируются особыми ферментами. Еще один пример - глутамин-синтетаза, активность которой снижается при ковалентном присоединении остатка АМР. И в этом случае присоединение и отщепление модифицирующей группы катализируется специальными ферментами. Зачем же используется ковалентная модификация наряду с нековалентной аллостерической регуляцией Ковалентная модификация ключевых ферментов метаболизма - заключительная стадия каскада реакций, усиливающего сигнал. Благодаря этому метаболический путь может быстро включаться и выключаться под действием очень слабых сигналов, как это показано на примере стимулирующего влияния адреналина на расщепление гликогена. [c.283]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология