ЯМР исследование гемовых белков

В случае клеток эукариот техника генетических манипуляций разработана значительно слабее. Здесь больше полагаются на спонтанные мутации, приводящие к какому-либо фенотипическому дефекту. Последний может быть обнаружен непосредственно в полевых исследованиях, в лаборатории или в клинике, иногда в результате систематического поиска, но часто как побочный продукт другой работы. Например, многие мутации, затрагивающие гемоглобин, приводят к анемиям, а последние легко распознаются клинически. В результате известно очень большое число мутантных форм гемоглобина человека, установлены различия в аминокислотной последовательности, а в некоторых случаях поняты причины функциональных изменений. Например, гемоглобин Сидней содержит единственную замену — валин в 67-м положении /3-цепи заменен в нем на аланин. Фенотипическим проявлением такой замены в клинике является гемолитическая анемия. Эритроциты при этом становятся хрупкими и легко разрушаются. Исследования выделенного из них гемоглобина показывают, что гем /3-цепей слабо связан с белком и легко отделяется. Это приводит к двум последствиям. Дефицитный по гему белок становится значительно менее эффективным переносчиком кислорода — как потому, что содержит на два связывающих кислород гема меньше, чем нормальный, так и вследствие изменения формы кривой связывания кислорода, приводящего к менее эффективному освобождению кислорода в капиллярах. Кроме того, отделяющийся гем вреден он, по-видимому, взаимодействует с клеточной мембраной эритроцита, что каким-то образом увеличивает ломкость последнего. Непрочности связывания гема с гемоглобином Сидней можно дать простое объяснение на молекулярном уровне. В нормальном гемоглобине валин способствует образова- [c.39]

Различия в конформации разных белков и конформационные изменения, сопровождающие связывание лигандов или изменение окислительного состояния железа обнаруживаются методом рентгеноструктурного анализа. Некоторые примеры уже были приведены в разд. 7.4. Ниже мы опишем еще несколько примеров (см. также работу [94]). Различия структуры вокруг дистального координационного центра включают наличие или отсутствие групп, способных образовать водородную связь (разд. 7.4), т. е. они отражают явные различия сольватации лиганда. О конформационных переходах и различиях в конформации разных белков можно судить также по данным ЯМР, спектрам кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения (см., например, работу [204] и ссылки в работе [8]). Особенно интересен тот факт, что связывание СО или кислорода вызывает существенные изменения спектров кругового дихроизма гемоглобина, небольшие изменения спектра кругового дихроизма изолированных химически модифицированных р-це-пей и совсем не влияет на спектры миоглобина или изолированных и химически модифицированных а-цепей [41]. Этот результат представляет собой веский аргумент в пользу предположения о том, что белок имеет более гибкую структуру в гемоглобине, чем в миоглобине. Такой вывод подтверждается и при исследовании моделей этих двух белков [169]. Различная гибкость, вероятно, связана с тем, что в гемоглобине атом железа может далеко выходить за пределы плоскости порфиринового кольца, тогда как в миоглобине такое искажение структуры гема не наблюдается (табл. 14). [c.174]

Миоглобин — первый глобулярный белок, пространственная структура которого установлена рентгенографически [231]. Поскольку к моменту начала исследований первичная структура миоглобина была еще не известна, установление первичной и третичной структур должно было проходить параллельно. По Эдмундсону [232], миоглобин состоит из одной полипептидной цепи, включающей 153 аминокислотных остатка, и одной железопорфири-новой группы (гем) на молекулу. Миоглобин относится к гемопротеинам, могущим обратимо связывать кислород в клетках скелетной мышцы он [c.412]

Влияние взаимодействия белок — порфирин на электронную структуру железа. Исследование высокоспиновых ферри-гемопротеинов в различном ли-гандном окружении методом магнитного резонанса показывает, что симметрия гема относительно электронной структуры железа зависят от структуры белковой части и взаимодействия белок — порфирин. Высокоспиновые ферригемопротеины, так же как и высокоспиновые феррипорфирины, обычно характеризуются спектром ЭПР, свойственным высокоспиновому иону Fe(III) в сильном тетрагональном поле [158]. Обычно предполагается, что направление аксиальной симметрии тетрагонального поля совпадает с нормалью к плоскости порфирина. Эта аксиальная симметрия свидетельствует о том, что электронное облако системы d-элек-тронов эквивалентно в двух перпендикулярных направлениях (х и ), лежащих в плоскости гема, и сильно отличается в направлении Z, перпендикулярном плоскости ху. Спектры ЭПР высокоспинового метмиоглобина [159, 160] и высокоспинового метгемоглобина [144, 161] представляют собой наиболее из- [c.64]

В работе Бордмэна и Партриджа [13], посвященной СО-гемо-глобинам (изоэлектрическая точка около pH 7,0) было показано, что на этой смоле можно фракционировать и нейтральные белки. Хойсмен и Принс [25] обнаружили любопытный факт порядок элюирования четырех СО-гемоглобинов из смолы ШС-50 при pH 6,5 отличается от того порядка, которого можно было ожидать, исходя из электрофоретической подвижности этих белков при pH 6,75. Скорости элюирования из этой смолы фракции исследованных гемоглобинов падает в ряду Р>А>В>С величина изоэлектрической подвижности возрастает в ряду А<Р<В<С. Очевидно, в основе разделения на смоле белков лежит особенность их общей структуры. Другой нейтральный белок, который был очищен на смоле ШС-50, [c.231]

Многие современные представления о природе кооперативных эффектов сформкровались на основе исследования гемоглобина. Хорошо известио, что этот белок имеет структуру т. е. построен из субъединиц двух типов каждая субъединица (Air=16 000) содержит одну гемовую группу. Атом железа гема связывает одну молекулу Ог, так что при полной ок- [c.137]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология