Трипсин, внутренние молекулы вод

Каковы данные по состоянию воды в гидратной оболочке белка Основной вклад в энергию гидратации дают водородные связи между водой и полярными группами молекулы белка. Для образования гидратной оболочки глобулярных белков имеет значение пространственная доступность протон-донорных и протон-акцепторных центров для взаимодействия с молекулами воды. Оказалось, что гетероатомы нерегулярно расположены на поверхности глобулы, которая не может служить матрицей для кристаллизации воды. Так как число и размеры гидрофобных участков на поверхности также невелики, то шуба из уплотненных молекул воды вокруг глобулы не образуется, количество гидратационной воды, определенное различными методами, составляет 0,3-0,4 г НгО/г сухого белка, а обш ее содержание воды в кристаллах глобулярных белков не превышает, как правило, 0,45-0,60 г НгО/г сухого белка. Следовательно, количество свободной воды в белке невелико. Она, в частности, может заполнять внутренние полости , свободные от белкового веш ества, содержание воды в этих полостях также невелико (в лизоциме — 2, трипсине —12 молекул). Она может обмениваться с поверхностными водными слоями вследствие флуктуационных открытий внутренних полостей. [c.235]

Рис. 17-15. Разрушение внутренней мембраны митохондрий ультразвуком, получение мембранных пузырьков, лишенных способности к окислительному фосфорилированию, и реконструирование структур, способных осуществлять этот процесс. Под действием ультразвука кристы внутренней митохондриальной мембраны разрушаются. Затем края мембранных фрагментов смыкаются и образуются замкнутые мембранные пузырьки, в которых головки грибовидных выростов, или р1-головки, обращены не внутрь, а наружу. Если обработать эти инвертированные пузырьки мочевиной или трипсином, то Г1-головки от них отделятся. Обработанные таким способом пузырьки, все еще содержащие Р<,-компоненты, сохраняют способность к переносу электронов, но уже не могут осуществлять фосфорилирование. Если теперь к таким потерявшим свои головки пузырькам добавить молекулы р1, то эти молекулы вновь соединятся с р -единица-ми, сохранившимися в мембране пузырьков.

Некоторые белки, разумеется, содержат внутреннюю воду, и такие молекулы воды, без сомнения, имеют значительно большую продолжительность пребывания на одном месте, чем молекулы вне поверхности белка. Наименьшая такая молекула — ингибитор трипсина поджелудочной железы, содержащий только 58 остатков в плотной компактной структуре, с четырьмя внутренними молекулами воды [28]. Эти молекулы являются важной частью белка, связывая водородными связями области, которые иначе имели бы ненасыщенные связи. Серин-протеазы —химотрипсин [29], трипсин [30] и эластаза [31] — имеют значительное число внутренних молекул воды 24—25 для трипсина и эластазы и находятся в основном в соответствующих местах этих подобных друг другу структур. [c.89]

Некоторые довольно сложные протеины не растекаются на обычных водных растворах, но растекаются при слабом протеоли-тическом воздействии. Например, миозин хорошо растекается на растворах трипсина и плохо на обычных солях (о) ферменты пепсин и протромбаза облегчают растекание фибриногена (р). Присутствие других органических растворителей в жилкой подкладке может также содействовать растеканию. Например, Райдил, Мосс и Смит обнаружили, что лактаты облегчают растекание миозина, а по наблюдениям Гортера и его сотрудников тартазин и глютацион содействуют растеканию овальбумина (i). Эти наблюдения заслуживают внимания, но требуются дальнейшие систематические исследования прежде, чем можно будет построить какую-либо общую теорию, объясняющую действие этих соединений. Можно предположить, что они облегчают растекание либо благодаря ослаблению внутренней когезии в свёрнутых молекулах протеина, либо вследствие усиления адгезии развёрнутых молекул к воде. [c.125]

Молекулярная динамика ингибитора трипсина (ИТ). Полные результаты моделирования внутренней динамики ИТ приведены в работах М. Карплюса и Дж. А. Мак-Кэмона (1981). Исходные координаты всех тяжелых атомов получались из рентгеноструктурных данных путем минимизации потенциальной энергии конформационных взаимодействий. Скорости задавали равными по значениям, но случайными по направлениям. Кинетическая энергия соответствовала исходной температуре 300 К. Через несколько пикосекунд интегрирования уравнений движения проводится искусственная коррекция скоростей, поскольку наблюдается увеличение средней кинетической энергии (температуры) молекулы, вызванное наталкиванием атомов друг на друга в начальной конформации. Такую процедуру повторяли несколько раз. В результате через 35 пс система достаточно хорошо приближается к своему равновесному поведению. В конце подготовительного периода средняя кинетическая энергия отвечала температуре 306 К. Эта температура сохраняется в основной период моделирования, когда непосредственно вычисляются траектории движения атомов. [c.313]

После облучения рибонуклеазы в растворе (1 мг фермента в 1 мл НгО) физико-химический анализ выявил следующие структурные повреждения образование агрегатов макромолекул (увеличивается внутренняя вязкость и возникают дополнительныг фракции при гельфильтрации) появление свободных SH-rpynn селективное -разрушение аминокислот — метионина, цистина, лизина, тирозина, фенилаланина, гистидина изменение конформации (увеличивается перевариваемость молекул трипсином). Все эти структурные изменения обнаружены при дозе, близкой к D37, когда каждая молекула испытала в среднем по одному ин- [c.113]

Не менее плодотворна нейтронная дифракция в изучении частично и полностью связанных молекул воды в пограничном слое и внутри белковой глобулы. Детальный анализ структуры водного окружения белка с помощью нейтронов впервые провели Б. Шенборн и Дж. Хенсон [574]. Они обнаружили значительное расхождение в наборах из 40 прочно связанных молекул воды с исследованным ими СО-мио-глобином и исследованным Т. Такано метмиоглобином методом рентгеноструктурного анализа [575]. Надежная фиксация положений атомов водорода при нейтронной дифракции делает этот метод уникальным в изучении внутренних вращений вокруг одинарных связей, особенно вращений метильных групп. Из карт нейтронной плотности трипсина следует, что, несмотря на плотную упаковку белковой макромолекулы, [c.166]

В качестве примера приведем результаты моделирования внутренней динамики белка-ингибитора трипсина (ИТ) панкреатической железы, молекула которого содержит 454 тяжелых атома. Оказалось, что реальные флуктуации положений атомов в белке по отношению к усредненной во времени структуре составляют для а-углеродных 0,6 А и 0,75 А для всех остальных атомов. Наблюдаются также флуктуации в значениях двугранных углов ф и / вращения в пептидной цепи в пределах 10-20° и для угла со в пределах 7-9°. Эти флуктуации положений быстро затухают в течение 1-2 пс. Однако имеются и долгоживущие, до 20 пс, флуктуации в положении а-углеродных атомов, которые, по-видимому, отражают конформационные переходы в белке. Регулярность флуктуационных движений нарушается тем значительнее, чем чаще атомная группа испытывает столкновения с другими атомами своего микроокружения. В пределах общего широкого конформационного минимума в белке совершаются спонтанные переходы из одного микросостояния в другое за счет тепловой энергии, например, вращение ароматического кольца тирозина в молекуле ИТ. Моделирование на ЭВМ этого процесса показало, что сам переход через потенциальный барьер происходит самопроизвольно, а не за счет сильных активационных соударений с атомами микроокружения кольца. Кольцо тирозина пересекает барьер за время 1 ПС по определенной траектории, а толчки микроокружения только стремятся "отвести" кольцо от барьера и "сбить" его с естественной траектории спонтанного перехода. Флуктуации положений отдельных атомов в белке коррелируют друг с другом, что может привести к большим по масштабу структурным сдвигам и конформационным перестройкам. Флуктуационные "дрожания" атомов создают условия и предпосылки для функционально направленных конформационных переходов в белках. Мы еще пока далеки от построения детальной картины динамики белка. Однако уже сейчас можно сделать некоторые общие выводы, основанные на сопоставлении теоретических и экспериментальных результатов по внутримолекулярной подвижности и ее роли в функциональной активности белка. Атомные группы в белке испытывают на себе действие различных сил (кулоновские, ван-дер-ваальсовы взаимодействия), а также случайных "тепловых" толчков со стороны соседних групп. Кроме того, они могут участвовать и в нормальных ко- [c.115]

Эластаза и трипсин построены очень сходным образом. Оба эти ферлента также состоят из двух доменов, тесно контактирующих один с другим. Так, в эластазе шесть N-концевых антипараллельных тяжей и шесть С-концевых тяжей образуют два цилиндра, внутренние полости которых, содержащие боковые цепи гидрофобных аминокислотных остатков, представляют собой "гидрофобные ядра" молекулы. Четыре дисульфидные связи эластазы участвуют в стабилизации структуры цилиндров и расположены в местах, эквивалентных положению соответствующих связей в химотрипсине и трипсине. К этим цилиндрам примыкает С-спиральный участок, который в эластазе образуют остатки 234-244 [12401. [c.77]

Селекщюнист может отступить от непосредственного измерения приспособленности в природе еще на один шаг. Гипотеза неоклассиков — нейтралистов в конечном счете основывается на априорных доказательствах, связанных с физико-химическими свойствами белковых молекул. При реконструкции трехмерной структуры белка показано, что большинство заряженных аминокислот находится на поверхности, в то время как внутренняя часть молекулы состоит из плотноупакованных гидрофобных групп. Металлсодержащие коферменты связаны именно с внутренней частью молекулы там же локализован и активный центр фер.мента, осуществляющий связь с субстратом. Кроме того, в процессе эволюции большинство замещений происходит на поверхности молекулы, где стереоспецифичность незначительна (Диккерсон, 1971). И наконец, разные молекулы, такие, как протеазы, а-химотрипсин, трипсин, эластон и тромбин, локусы которых, очевидно, произошли от общего предкового гена в результате дупликаций и которые могут отличаться друг от друга по 50—70% аминокислотных участков, устойчиво сохраняют свою трехмерную структуру и конформацию активного центра (Хартли, 1970). [c.266]

Известно, что введение большинства препаратов в кровяное русло или пищеварительный канал оказывается малоэффективным, так как в этих системах организма содержатся компоненты, разрушающие молекулы лекарственных веществ. Однако если препарат включен во внутреннюю фазу липосом, он, как правило, сохраняет свою активность благодаря мембране, которая играет роль эффективного барьера, отделяющего препарат от разрушающих его агентов. Например, при пероральном введении интерферона он полностью инактивируется трипсином панкреатического сока, но интерферон, включенный в состав липосом, практически не гидролизуется этим ферментом. Таким образом, использование липосом способствует пролонгации действия лекарственных веществ. Кроме того, в результате слияния липосом с плазматическими мембранами клеток лекарст- [c.79]

Трипсин - протеолитический фермент, участвующий в гидролизе пептидных связей в молекулах пищевых белков в кишечнике. В молекуле трипсина имеется 2 домена, разделенных бороздкой. На внутренней поверхности этих доменов, формирующих бороздку, располагаются радикалы Сер 177, ГИС40 и Асп85, участвующих в связывании фермента с пептидами и их гидролизе. [c.16]

Активация проферментов играет также ведущую роль в регуляции свертывания крови. Поразительная особенность процесса свертывания состоит в том, что он организован как каскад превращений проферментов, в котором активированная форма одного фактора свертывания катализирует активацию следующего. Свертывание крови происходит в результате взаимодействия двух последовательностей реакций, получивших название внешнего и внутреннего механизмов. Оба механизма необходимы для нормального свертывания крови. Они сливаются в общий механизм, приводящий к формированию фибринового сгустка. Фибрин образуется из фибриногена, высокорастворимого белка плазмы, путем гидролиза четырех пептидных связей между остатками аргинина и глицина. Катализирует эту реакцию тромбин - фермент, сходный с трипсином. В результате гидролиза от фибриногена отщепляются два А-пептида и два В-пептида, на долю которых приходится около 3% молекулы фибриногена. Образующийся в результате мономер фибрина спонтанно полимеризуется в длинные [c.176]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология