Мочевина как денатурирующий агент

При высокой концентрации мочевины или гидрохлорида гуанидина в водном растворе происходит полная денатурация, которая в ряде случаев обратима после удаления денатурирующего вещества с помощью диализа. Отмеченные денатурирующие агенты находят широкое применение, поскольку можно достичь их высоких концентраций в водных растворах. Неупорядоченность вызывают также некоторые соли [23] и (в ограниченной степени) детергенты, например додецилсульфат [24]. Более широкие обобщения в этой области вряд ли возможны, поскольку для ряда аминокислот с функциональными группами в боковых радикалах наблюдались неожиданности, например, пoли(l-бeнзил- -ги тидин) в растворах, содержащих небольшие количества простых минеральных кислот, принимает неупорядоченную конформацию, тогда как в присутствии стехиометрического количества хлорной кислоты он существует в виде а-спирали. Кроме того, сообщалось [26], что присутствие додецилсульфата увеличивает упорядоченность фермента эластазы, начиная с довольно низкого уровня удаление детергента диализом приводит к глобулярному белку в предпочтительной р-форме. [c.433]

Основания нуклеиновых кислот, несмотря на их большие дипольные моменты, гидрофобны. Действительно, их растворимость в воде обычно мала (т. е. взаимодействие их молекул между собой в твердой фазе сильнее, чем с молекулами воды) и возрастает при добавлении к воде таких веществ, как спирты, которые повышают растворимость гидрофобных соединений в воде. Растворимость аденина в воде возрастает с увеличением углеводородного заместителя в добавляемых спиртах, амидах, мочевинах и карбаматах, причем солюбилизирующая способность коррелирует с ростом эффективности этих соединений в качестве денатурирующих агентов для ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) [8]. Таким образом, одним из факторов, способных вызывать денатурацию ДНК, является такое изменение в природе растворителя, при котором он начинает предпочтительно взаимодействовать с основаниями нуклеиновых кислот, становящимися при денатурации более доступными. Это подтверждается экспериментально повышением растворимости и понижением коэффициента активности оснований нуклеиновых кислот в таких растворителях. [c.305]

Денатурирующими агентами могут быть различные химические факторы кислоты и щелочи, изменяющие реакцию среды белковых растворов, выходящую за пределы значения pH от 3 до 10, т. е. лежащего вне зоны устойчивости белковых молекул разные легко гидратирующиеся соли, которые могут не только высаливать белки, по и денатурировать их в этом отношении остается справедливым лиотропный ряд для анионов Гофмейстера, в котором роданид и близлежащие к нему анионы вызывают денатурацию, в противоположность сульфатному концу ряда органические растворители, например ацетон, этиловый и метиловый спирты и др., снимающие водную оболочку у белков соответствующие окислители, производящие разрыв дисульфидных мостиков в белковой молекуле гуанидин и карбамид (мочевина), изменяющие количество водородных связей и, следовательно, конфигурацию белка (как бы производят плавление его комплексной спиральной структуры) и др. [c.209]

Большинство авторов определило молекулярные массы а-глиадинов (табл. 6Б.4) в пределах от 27 000 до 38 000 Да [72, 73]. Этот диапазон может отражать определенную изменчивость молекулярной массы поскольку при использовании этого же метода в отношении нескольких а-глиадинов установлены [116, 114] разные молекулярные массы для каждого из них. Завышенные величины молекулярных масс для аг и аг-глиадинов, полученные гель-фильтрацией [147], объясняются тем, что исследования проводились в 0,1 М уксусной кислоте без предварительного восстановления дисульфидных связей и в отсутствие денатурирующего агента (мочевины или гуанидинхлорида), а также тем, что в этих условиях а-глиадины находятся не в форме статистического клубка. Ввиду этого результаты оказываются искаженными за счет конформации, которую принимают в этой среде а-глиадины и стандарты белков. Все а-глиадины образованы одной полипептидной цепью. [c.188]

Во многих случаях при этом наблюдается полная аналогия поведения таких линейно-кристаллических систем с истинными трехмерными кристаллами. Эта аналогия становится очевидной, если рассмотреть, как изменится Г при введении в растворитель (воду) денатурирующего агента типа мочевины, способного к специфическому взаимодействию с пептидными связями неупорядоченных участков цепи и с граничными звеньями. В уравнении для свободной энергии такой тройной системы появляется дополнительный член, определяемый свободной энергией взаимодействия денатуранта с СОЫН-группами и соответственно зависящий от термодинамической активности а денатуранта. Рассмотрение соответствующего видоизмененного уравнения показывает, что переход спираль — клубок может быть осуще- [c.80]

Денатурация белков может быть произведена, кроме нагревания (и других форм энергии, как, например, ультрафиолетового излучения или высоких давлений), некоторыми химическими веществами. Различают три категории подобных денатурирующих агентов вещества, вызывающие ионизацию (кислоты, основания), вещества, денатурирующие белки в их изоэлектрической точке (мочевина, гуанидин, салицилаты, тиоцианаты и различные детергенты, причем последние действуют в небольших концентрациях) и некоторые органические растворители (снирт, ацетон). [c.439]

Данный денатурирующий агент может вызывать две или больше последовательных реакций. Например, денатурация яичного альбумина мочевиной, подробно рассмотренная ниже, заключается в медленном разворачивании макромолекул, за которым следует еще более медленный процесс агрегации. Для получения такого рода данных необходимо проводить изучение денатурации одновременно несколькими различными экспериментальными методами, позволяющими отдельно изучать скорости изменения молекулярного веса, конформации и т. д. [c.705]

Денатурирующие агенты делятся на химические и физические. К последним относится прежде всего температурное воздействие, в частности замораживание или нагревание, а также давление, ультразвуковое воздействие, облучение и др. Химические агенты — это органические растворители (ацетон, хлороформ, спирт), концентрированные кислоты, щелочи, ионы тяжелых металлов. В лабораторной практике в качестве денатурирующих агентов чаще всего используют мочевину или гуанидинхлорид, легко разрывающие водородные и гидрофобные связи, при помощи которых формируется третичная структура белка. Максимальное денатурирующее действие оба реагента прояв- [c.53]

Помимо денатурационных воздействий тепла или pH инактивация ферментов может быть вызвана применением денатурирующих агентов, разрушающих вторичную структуру белка, таких как мочевина или гуанидинхлорид. Иногда, особенно при инактивации ферментов, включающих в активные центры тиольные группы, существенную роль играют окислительные процессы с участием кислорода. [c.95]

Наконец, при денатурации происходит утрата белками биологической активности. Воздействие денатурирующих агентов приводит к инактивации ферментов, гормонов и вирусов. Эта потеря специфических биологических свойств считается важным критерием денатурации. Однако имеется и ряд исключений. Например, активность инсулина сохраняется при денатурации мочевиной, в растворах которой сохраняют свою активность также трипсин, папаин и пепсин рибонуклеаза и лизоцим обладают тепловой устойчивостью, и их активность слабо изменяется при кипячении в разбавленной кислоте. Наряду с потерей ферментативной активности наблюдается и изменение иммунологических свойств. Как известно, иммунологическая активность белков характеризуется двумя показателями — антигенностью, т. е. способностью возбуждать образование антител, и специфичностью. Исследование этих показателей привело к выводу, что при денатурации ряда белков происходит понижение антигенности, но сохраняется иммунологическая специфичность. [c.191]

Данные по влиянию различных добавок на ККМ катионных, анионных и неионных ПАВ приведены в табл. 22. Подбор этих добавок обычно определяется тем, что вещества, смещающие ККМ, одновременно являются денатурирующими белки агентами. Например, мочевина — один из самых распространенных денатурирующих агентов, который в отличие от многих других добавок мало влияет на полярность воды [295]. Следует, однако, отметить, что в недавних работах была поставлена под сомнение возмож- [c.345]

Ли [130] исследовал кинетику иодирования белков и показал, что не все остатки тирозина реагируют с одинаковой скоростью. В растворе, содержащем мочевину, фенольные группы реагируют с иодом легче, чем в отсутствие этого денатурирующего агента, что позволяет сделать предположение о большей доступности указанных групп после денатурирования белка. [c.317]

После того как белок связан с лигандом и примеси удалены, проводят специфическое или неспецифическое элюирование сорбированной макромолекулы. Неспецифические методы элюирования предусматривают изменение ионной силы, pH, диэлектрической проницаемости буферного раствора либо введение денатурирующих агентов, например мочевины или гидрохлорида гуанидина. Все эти методы направлены на уменьшение сродства белка к лиганду в результате конформационных изменений последнего. Предполагается, что после такой обработки белок сохраняет способность ренатурировать. Специфические методы элюирования обычно включают конкуренцию какого-то другого лиганда или белка, подобного выделяемому, за центр связывания. [c.110]

Мерой относительной эффективности действия различных химических соединений в качестве денатурирующих агентов служит их влияние на константу равновесия между нативным и денатурированным состояниями (при условии, что процесс денатурации является обратимым). Действие данного денатурирующего агента может быть связано либо с дестабилизацией нативного состояния, либо со стабилизацией денатурированного состояния,. либо и с тем и с другим. Если исходить из данных по денатурации миоглобина, приняв этот белок в качестве модели, то можно сделать вывод, что большинство полярных групп как в нативном, так и в денатурированном состоянии обращено в сторону растворителя, тогда как полипептидная цепь и неполярные группы контактируют с растворителем только в денатурированном состоянии, а в нативном они в значительной мере изолированы от него-Депатурирующее действие таких агентов, как мочевина и родственные ей соединения, долн но, по-видимому, обусловливаться их стабилизирующим [c.115]

При гель-электрофорезе РНК в качестве денатурирующего агента обычно используют мочевину. РНК и ее фрагменты, в состав которых входит от 12 до 150 нуклеотидных звеньев, можно разделить в высокопроцентных полиакриламидных гелях, содержащих 7 М мочевину [85], а более длинные РНК (состоящие из 1500—4500 нуклеотидных звеньев)—в низкопроцентных полиакриламидных или агарозных гелях, содержащих 6 М мочевину [86, 87]. [c.179]

Если спектр остатков данного вида претерпевает изменение при добавлении химического реагента или иного растворителя, то можно определить число доступных остатков [262]. Интересные наблюдения получены Хамагучи [263, 264] при добавлении к лизоциму таких денатурирующих агентов, как гуанидин, мочевина и хлористый литий. Например, при увеличении концентрации гуанидина можно наблюдать три стадии в изменении поглощения 1) спектральные изменения (за счет добавления гуанидина) остатков триптофана (/2 = 3—4), доступных и подверженных действию растворителя 2) изменения поглощения остатков [c.375]

В ранних исследованиях отмечались изменения оптического вращения, показателя преломления, поверхностного натяжения и электропроводности. Эти данные рассмотрены Арноу [31]. Изменения оптического вращения представляются нам наиболее важными и заслуживающими дальнейшего исследования. Остается неясным, аналогичны ли изменения белков при облучении изменениям при денатурации в отношении действия таких денатурирующих агентов, как тепло, соли и мочевина. Денатурация состоит прежде всего в развертывании полипептидных цепей белка из извитой конфигурации (по крайней мере частично спиральной) в более или менее беспорядочную структуру. Такая перестройка происходит, по-видимому, без агрегации и без образования или разрывов ковалентных связей [77]. Эю развертывание белковых структур связано со значительными изменениями оптического вращения [78]. Действие облучения, например потеря растворимости и увеличение вязкостп, в некотором отношении сходно с денатурацией, но все же на основании современных данных представляется, что оба эти явления различны во многих отношениях. Основное действие облучения заключается в образовании и разрыве ковалентных связей. Исследования оптического вращения, особенно в ультрафиолетовом свете, могут быть полезными при изучении этой области. [c.229]

С повышением темпердтуры падает вязкость подвижной фазы, а следовательно, и гидродинамическое сопротивление столбика сорбента соответственно сокращается время достижения равновесия. Теоретически верхним пределом температуры в колонке служит та величина, при которой наступает тепловая денатурация белков. На практике приходится работать при более низкой температуре, в особенности при наличии в исследуемой смеси протеаз и других гидролаз. В ряде случаев, в частности при обработке тканевых экстрактов, рекомендуется работать при температуре близкой или ниже О °С и в буфере, содержащем несколько процентов изопропанола. В этом нет необходимости, если рн среды не совпадает с оптимальной областью действия гидролаз, или в среде присутствуют ингибиторы протеаз, или выделение ведут в присутствие денатурирующих агентов, таких, как солянокислый гуанидин или мочевина, наконец, когда исследуемый белок отделяют с помощью специфического сорбента (например, при аффинной хроматографии) [1]. [c.422]

Serava ), которую не удается получить в виде сферических гранул. Поскольку максимальная скорость потока на агарозе сравнительно низка, не рекомендуется применять очень длинные колонки. Эти ограничения не касаются сефарозы (Sepharose, фирма Pharma ia) и биогеля А, которые настолько эластичны, что столбик геля сжимается при увеличении скорости потока. Эти гели необходимо оберегать от контакта с органическими растворителями или другими денатурирующими агентами (например, мочевиной), поскольку в таком случае структура геля необратима нарушается. При применении высококонцентрированных солевых растворов следует на небольшой пробе предварительно убедиться в том, что они не разрушают гель. Для предохранения геля от зарастания в элюент всегда следует вводить 0,02% азида натрия. [c.54]

Известны различные денатурирующие агенты. Высококонцентрированные гуанидингидрохлорид и мочевина используются для денатурации белков чаще всего. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что гуанидингидрохлорид с восстанавливающим агентом (используемым для разрыва дисульфидных связей и предотвращения образования дисульфидных связей из SH-rpynn, освобождающихся при денатурации) является тем агентом, который следует использовать, если ставится задача достижения полной диссоциации молекул белка до составляющих их полипептидных цепей. [c.424]

Важно от.метить, что в процессе денатурации меченого белка увеличивалась лишь доля узкого сигнала ЭПР (рис. 39), в то время как отношение интенсивностей его колшонент оставалось постоянным. Эти результаты свидетельствуют о том, что под действием и мочевины, и диоксана в сывороточном альбумине происходят конформационные переходы только между двумя состояниями — нативным и модифицированным, а промежуточные ступени, по-видидюму, отсутствуют. Существенно, что изменения конформации сывороточного альбумина происходят в довольно узких пределах концентраций денатурирующих агентов. [c.169]

Исходя из этой закономерности, можно ожидать, что мочевина (X = О, К = NH2, Y = Н), соли гуанидиния (X = МНа, К = N112, У = Н) и З-метилизотиомочевина (X = N132, К = СНдЗ, = Н) должны быть очень хорошими денатурирующими агентами, и это действительно так. [c.116]

Общие положения. Если растворы ДНК, имеющие исходное значение pH, близкое к нейтральному, и содержащие противоионы с умеренной ионной силой, подвергнуть действию некоторых факторов, то молекулы ДНК претерпевают ряд структурных (конформационных) изменений, иногда обратимых, а иногда необратимых. Такими факторами могут служить повышение температуры, добавление гидроксильных или водородных ионов, удаление противоионов или прибавление различных органических реагентов (спиртов, гликолей, амидов, алифатических и гетероциклических аминов, замещенных производных мочевины, фенолов, сульфоксидов и т. д.), а также некоторых анионов ( I3 O2, NS , С10 ). Конформационные изменения ДНК по аналогии со сходными процессами в белковой химии (см. гл. IV) были названы денатурацией, а факторы и агенты, вызывающие этот процесс,— денатурирующими факторами или агентами. Любая из гидродинамических или оптических характеристик макромолекулы (s , [т]], Rq, h, [а] и т. д.) может быть использована для того, чтобы качественно оценить процесс денатурации. Если же необходимо различать только два состояния — нативное и денатурированное — то, пользуясь тем или иным показателем, можно исследовать процесс также и количественно. Агенты, относящиеся к различным классам, часто являются как бы взаимно комплементарными по своему денатурирующему действию. Так, например, при добавлении некоторых денатурирующих агентов температура, при которой наступает денатурация, понижается аналогичным образом влияет и уменьшение ионной силы при повышенной температуре концентрация денатурирующего агента, необходимая для получения желательной степени денатурации, оказывается более [c.148]

Дисперсия оптического вращения.В нативном состоянии многие белки вращают плоскость поляризации влево, причем величина удельного вращения нативных белков [а]п варьирует в преде--лах от —80 де—30°-.--(Определение удельного ращ 1шя и др у. гих величин см. в разд. 2 гл. I.) При действии на нативный белок денатурирующими агентами (мочевиной, солями гуаниди- [c.286]

Это значит, что такие денатурирующие агенты взаимодействуют в растворе с тетрапептидом, моделирующим амидные группы полипептидной цепи, понижая его энергию. Следовательно, можно ожидать, что они будут способствовать денатурации белка, аналогичным образом взаимодействуя с его амидными группами. Этот эффект уменьшается при замощении атомов водорода денатурирующего агента алкильными группами, и тетралкилмочевина и гидрохлорид тетраметилгуанидина вызывают уже уменьшение растворимости ЭЭАТГ. Так как алкилирование приводит к возрастанию солюбилизирующей способности мочевины и гидрохлорида гуанидина по отношению к неполярным молекулам [33], то их взаимодействие с пептидом не может быть по своей природе гидрофобным. Денатурация бычьего сывороточного альбумина денатурирующими агентами этого типа также требует наличия незамещенных атомов водорода [32], Проще всего это можно объяснить тем, что денатурирующий агент взаимодействует с пептидными группами с образованиел водородных связей. [c.262]

К способам денатурации преимущественно химического типа относятся действия а) органических растворителей (ацетона, метилового, этилового и иных спиртов, пиридина, диоксана, эфира и др.) б) амидов, как например, мочевины, солей гуанидина, формамида, уретана и иных подобных веществ в) ионных детергентов, в частности анионных (алкил-сульфатов и т. п.) г) сали-цилата натрия и иных органических анионов, например трихлоруксусной кислоты д) минеральных солей, таких как СаС 2, Mg l2, K NS, которые при большой концентрации в растворе могут денатурировать белки е) солей тяжелых металлов. Кроме того, в качестве денатурирующих агентов обычно рассматривают протеазы, которые, по-видимому, могут вызывать денатурацию молекулы белка перед ее расщеплением. [c.160]

Вместе с тем число определяемых групп зависит и от природы денатурирующего агента. Так, при тепловой денатурации яичного альбумина в коагулированном белке удается определить только половину SH-rpynn, тогда как мочевина и солянокислый гуанидин освобождают соответственно 80 и 100% тиоловых групп. Следовательно, для оценки количества скрытых SH-rpynn необходимо правильно подобрать метод определения и тип денатурирующего агента. Тем не менее в результате этих многочисленных исследований удалось не только доказать, что в денатурированном белке обнаруживается больше сульфгидрильных групп по сравнению с нативным, но и оценить количество замаскированных групп для ряда белков. Аналогичные данные были получены и для дисульфидных групп белков. [c.189]

В ряде работ было показано, что кинетические эффекты мицелл в присутствии и в отсутствие мочевины и других денатурирующих агентов более чувствительны к характеру и величине гидрофобных взаимодействий, чем величина ККМ. В работе [302] удалось таким путем установить некоторые особенности катализируемого основаниями гидролиза мицеллярного /г-нитрофенилдоде-каноата константа скорости его гидролиза резко уменьшается при увеличении начальной концентрации эфира (от 10 до 10 М), а константа скорости реакции второго порядка основного гидролиза этого эфира в мицеллярной форме (1,0-10 М) в 800 раз меньще, чем константа скорости гидролиза п-нитрофенилацетата. Уменьшение скорости, естественно, объясняется исходя из гидрофобного связывания молекул п-нитрофенилдодеканоата друг с другом, которое защищает функциональную группу эфира от атаки ионом гидроксила. В присутствии мочевины, м-бутилмочевины, диоксана и бромистого тетраметиламмония наблюдалось поразительное ускорение реакции (табл. 23). Поскольку все эти добавки уменьшают константу (табл. 23), то ускорение гидролиза мицеллярного п-нитрофенилдодеканоата можно отнести за счет нарушения гидрофобных взаимодействий, а не за счет влияния среды на эфирную группу [302]. В работе [236] также- было отмечено, что введение в раствор 5,0 М мочевины снижает константу скорости реакции производного гистидина 17 с длинной цепью с катионным эфиром 18 с длинной углеводородной цепью примерно в 10 раз (разд. IV, Д). [c.351]

Таким образом, отсутствуют надежные доказательства, подтверждающие широко принимавшуюся до сих пор гипотезу о том, что водородные связи между амидными группами обеспечивают энергию стабилизации, необходимую для поддержания нативной структуры белков, и о том, что денатурирующие агенты типа мочевины и гидрохлорида гуанидина вызывают денатурацию, конкурируя с карбонильным кислородом и амидным водородом за образование водородной связи внутри пептидной цепи [27]. После осозна- [c.261]

В гл. 6 было отмечено, что денатурация белка мочевиной и гидрохлоридом гуанидина заключается в энергетически благоприятном взаимодействии этих соединений с амидными и пептидными группами. Энергия этого взаимодействия понижается при замещении атомов водорода в молекулах денатурирующих агентов алкильными группами. Однако мочевина и гидрохлорид гуанидина также способствуют денатурации белков по гидрофобному механизму, облегчая контакт неполярных групп с растворителем [31]. Это доказывается их солюбилизирующим действием на углеводороды и на гидрофобные боковые цепи аминокислот, а также дестабилизирующим влиянием мочевины на ионные и неионные мицеллы [32, 33]. Упомянутые два разных механизма действия обеспечивают высокую эффективность этих соединений как денатурирующих агентов на различные типы макромолекул. Их можно различить при исследовании влияния алкилирования на денатурирующую способность мочевин и гуанидинов, так как алкилирование увеличивает эффективность этих соединений при солюбилизации неполярных молекул и оснований нуклеиновых кислот [8, 34, 35]. [c.310]

Истолкование результатов таких определений сопряжено с трудностями, так как даже в тех случаях, когда получались максимальные значения для групп SH (применение денатурирующих агентов — солянокислого гуанидина, мочевины и т. д.), конечный раствор все еще давал положительную реакцию с ни-тропруссидом. [c.224]

Сложные смеси РНК, имеющих одинаковую молекулярную массу, но различную нуклеотидную последовательность, можно разделить с помощью электрофореза в градиенте концентрации денатурирующего агента. Возможности этого метода продемонстрированы Гроссом и др. [88] на примере электрофоретического фракционирования гистоновых мРНК морского ежа в гелях, содержащих мочевину (рис. 10.6). Мочевина оказывает дестабилизирующее действие на систему внутримолекулярных водородных связей, а при низких значениях pH способствует протонированию остатков аденозина и цитозина. Поэтому по мере увеличения концентрации мочевины все более четко проявляется зависимость величины заряда молекул РНК от их нуклеотидного состава и размеров, и эта зависимость находит отражение в изменении подвижности молекул РНК в ходе их электрофоретического разделения. [c.179]