Конформационный изменения в белках

Известно, что конформационные изменения в белках характеризуются, как пра-вило, значительными изменениями энтальпии 160]. Поэтому значения энергии активации при таком механизме могут оказаться весьма высокими. [c.30]

Конформационные изменения в белках, по всей вероятности, облегчаются тем, что некоторые группы, связанные водородными связями, находятся во внутренней гидрофобной области молекулы белка. Обычно все внутренние атомы водорода, определяющие возможность образования водородных связей, связаны с соответствующей группой — донором электронов. Однако, как правило, таких групп больше, чем доступных атомов водорода, что порождает конкуренцию электроотрицательных центров за протоны и создает основу для инициации конформационных изменений [32]. [c.105]

Поскольку индольная флуоресценция триптофана наиболее интенсивна среди природных аминокислот, она в основном ответственна за флуоресценцию большинства белков и находит различные применения в биологии и медицине, например в качестве пробы для выяснения структурных и конформационных изменений в белках, оценки совместимости антител в иммунологии и выяснения механизма действия ферментов [136, в, 15]. Примером, в частности, может служить гидролаза — лизоцим, содержащий шесть остатков триптофана, в том числе три, по-видимому, ассоциированы с активным участком. Присоединение субстрата приводит к голубому смещению в эмиссионном спектре на 10 нм, от 335 к 325 нм, сопровождающемуся повышением квантового выхода. Такое поведение интерпретируется как указание на взаимодействие между карбоксильными и индольными группами активного центра, которое исчезает при присоединении к субстрату [16]. [c.494]

Во-вторых, большая часть этого влияния белка на равновесия связана с конформационными изменениями в белке. [c.243]

С субстратами, наблюдаются непосредственно — с помощью спектральных методов [43], метода электронного парамагнитного резонанса и других методов, позволяющих регистрировать конформационные изменения в белке. При изучении этой литературы, однако, очень важно помнить о принципиальном различии между фермент-субстратным аддитивным комплексом и промежуточным соединением, содержащим замещенную форму фермента. Установить такое различие удается обычно на основании кинетических данных (гл. VHI), но, если такие данные в работе не приводятся, говорить о том, что в ней показано образование комплекса Михаэлиса , как его иногда называют, можно лишь предположительно, пока не будет установлена истинная природа механизма. [c.64]

РЕЛАКСАЦИОННАЯ КИНЕТИКА. КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЕ ЛИГАНДОВ С БЕЛКАМИ. КОНФОРМАЦИОННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В БЕЛКАХ [c.210]

Этот процесс моделирует связывание малых молекул белками. Зависимость степени связывания от концентрации свидетельствует о том, что существует один связующий центр на приблизительно каждые 10 остатков пирро-лидона и свободная энергия связывания составляет от —1 до —2 ккал/моль (от —4,2 до -8,4 10 Дж/моль) на одно ароматическое кольцо, причем связывание несколько возрастает при введении полярных заместителей. Взаимодействие малой молекулы с полимером в основном осуществляется за счет положительного изменения энтропии, которого достаточно для того, чтобы скомпенсировать невыгодные изменения — положительное изменение энтальпии, наблюдавшееся для некоторых соединений, и отрицательное изменение энтропии, которым должны сопровождаться сжатие полимера и ассоциация. То, что полимер подвергается сжатию при связывании незаряженных малых молекул, следует из измерений светорассеяния и понижения вязкости. Это явление моделирует конформационные изменения в белках, происходящие при связывании малых молекул. [c.309]

Процесс облегченной диффузии можно объясни гь с помощью механизма пинг-понг (рис. 42.16). Согласно этой модели, белок-переносчик может находиться в двух основных конформациях. В состоянии понг он экспонирован в раствор с высокой концентрацией вещества, и молекулы последнего могут связываться со специфическими участками. В результате конформационных изменений в белке участки связывания вместе с переносимым веществом экспонируются в раствор с низкой его концентрацией (состояние пинг ). Этот процесс полностью обратим, и суммарный поток вещества через мембрану определяется его концентрационным градиентом. Скорость, с которой растворенное вещество поступает в клетку, зависит от следующих факторов 1) трансмембранного концентрационного градиента 2) количества переносчика (ключ к регуляции) 3) быстроты связывания вещества с переносчиком 4) быстроты конформационных изменений нагруженного и ненагруженного переносчика. [c.141]

В принципе может реализоваться такая ситуация, когда в результате иммобилизации конформация фермента практически не изменяется, но нарушается динамика конформационных изменений в белке. Так, у белков, связанных с носителями, могут замедляться необходимые для катализа конформационные переходы, уменьшаться число конформационных стадий и глубина их протекания. Причиной этого являются неспецифические взаимодействия функциональных групп белка с носителем. Чтобы избежать их, необходимо, как показывает практика, проводить иммобилизацию на инертных носителях. [c.99]

По ряду причин многие белки связывают ДСН в аномально низком соотношении [164]. Причиной может быть необычный состав, присутствие углеводов к этой группе относятся белки с высоким положительным или отрицательным зарядом. Электрофоретическая подвижность комплексов может меняться в зависимости от замен отдельных аминокислот, конформационных изменений в белках [40, 46, 126]. Подобное аномальное поведение можно обнаружить и свести к минимуму путем проведе- [c.27]

М. Градиент потенциала между поверхностями липидного бислоя резко меняется при прохождении нервного импульса, что вызывает конформационные изменения в белках, формирующих потенциалзависимые каналы. [c.59]

B. Какие конформационные изменения в белке- моторе создаю рабочий ход , а какие- возвратный ход в каждом цикле [c.198]

Ясно, что к системам, в которых протекают необратимые химические процессы, этот метод не применим. Наиболее ценен он для исследования простого связывания лигандов (например, связывания ЫАО+ с дегидрогеназой, связывания ингибиторов) или для исследования конформационных изменений в белке. Предпринимались попытки объединить метод температурного скачка с методом остановленной струи. [c.136]

B. В. Зеленкин, Дж. Милсум, Э. С. Крендел и др.) показало, что навязывание или усвоение ритмов сыграло важную роль в процессе эволюции. Установлено, что усвоенный биологической системой внешний ритм в конечном счете может стать свойством самой системы и действовать в ней независимо от обстановки. В этом случае, несомненно, внешнее воздействие сыграло роль фактора, формирующего биохимические (т. е. по существу химические) структуры. Однако ритмы, фиксированные в оперативной памяти человека, способны к быстрым перестройкам при соответствующем изменении ритмов внешней среды. Так, по данным Б. А. Карпова с сотр., колебательное ритмическое движение светящейся точки вызывает ритмическое движение глаз наблюдателя, причем глаз сначала подстраивается к движению источника света, а затем приобретает устойчивый ритм, сохраняющийся даже после выключения света. Глаз, по мнению этих исследователей, может усваивать даже полигармонические сигналы. Явления навязывания кода , наблюдаются и для случаев пространственного кодирования. Навязывание означает, например, конформационное изменение макромолекулы, которое происходит под влиянием более жесткой структуры присоединяемой низкомолекулярной частицы. Конформационные изменения в белках описаны ниже (часть IV, гл. 4). Эти процессы имеют большое значение в ферментативном катализе, где жесткой структурой часто обладают молекулы субстратов. [c.339]

Обратите внимание, что константа, характеризующая равновесие между АХ и ВХ, является функцией трех других констант, а именно KiKbx/Ka x.- Теперь рассмотрим следующую ситуацию. Предположим, что в отсутствие X преобладает А, однако X более прочно связывается с В, чем с А. Тогда в равновесной смеси будут преимущественно присутствовать или свободный А, или ВХ (в меньших количествах будут находиться также АХ и В). Возникает интересный с точки зрения кинетики вопрос по какому из двух возможных путей будет протекать реакция перехода от А к ВХ [уравнение (44)] Первый вариант, рассматриваемый в модели Моно—Уаймена—Шанжё, предполагает, что X связывается только с В, небольшое количество которого присутствует в смеси в равновесии с А. Согласно второму варианту, X связывается с А, но АХ затем быстро переходит в ВХ. Можно сказать, что X вызывает (индуцирует) конформационное изменение в белке А, облегчающее состыковку . Именно на этом основана концепция Кошланда, известная под названием концепции индуцированного соответствия. Следует иметь в виду, что, зная константы равновесия, можно определить только равновесные концентрации всех четырех форм, присутствующих в уравнении (4-44). Однако при изучении метаболизма нас чаще интересуют скорости тех или иных реакций, а не равновесное состояние, а исходя только из данных для равновесной системы, а priori нельзя сказать, по какому из двух возможных путей будет реально протекать данная реакция. [c.298]

Существуют экспериментальные работы прямо показывающие, что в некоторых случаях конформационные изменения в белке, возникающие при связывании органических лигандов (субстратов, кофакторов, ингибиторов), зависят от структуры лиганда. В качестве примера рассмотрим динамику связывания с апофермен-том флаводоксина из азотобактера — кофактора флавннмононук-леотида (ФМН). [c.224]

Удельное и, следовательно, молярное вращение зависят от длины волны света. Это явление называется дисперсией оптического вращения. Его изучение позволило обнаружить конформащюнные изменения белков в процессе их денатурации. В последние годы для изучения конформационных изменений в белках, синтетических полипептидах и нуклеиновых кислотах применяют метод оптического кругового дихроизма. Этот метод основан на различии коэффициентов поглощения левого и правого циркулярно-поляризованного света в зависимости от длины волны. [c.205]

Методом протонного резонанса были получены доказательства того, что субстрат вызвает конформационные изменения в белке. Данные такого рода относятся прежде всего к креатинки-назе (они обсуждаются ниже, см. разд. 3.1). [c.671]

Этот процесс протекает ш скоростью k = 3,8-10 с" в чистом HSA и к= 1,6- 1(Й в комплексе BR- HSA. Уменьшение скорости передачи электрона было интерпретировано как следствие конформационных изменений в белке. Отсюда следует, что RR в первичном месте связывания должен располагаться между 4-1 и i-i петлями белка HSA, что согласуется с выводами Я кобсена 14431 и Якобсена и Якобсена [4441 о том, что лизин-240 находится внутри первичного места связывания I3R в USA. [c.99]

Рис. 6-47. Гипотетическая модель, показывающая как конформационные изменения в белке-переносчике могли бы обеспечить облегченную диффузию растворенного вещества А. Белок-переносчик может существовать в двух конформационных состояниях в состоянии понг участки связывания лля А открыты с наружной стороны бислоя в состоянии пинг те же участки оказываются открытыми с другой стороны. Переход между двумя состояниями осуществляется случайным образом и полностью обратим. Поэтому при более высокой концентрации А с наружной стороны бислоя с белком-переносчиком будет связываться больщее число молекул А в состоянии понг , что приведет к транспорту вещества А по

Е. all, как и многие другие бактерии, обладает свойством хемотаксиса (хемо — химическая, таксис — ориентация). У них имеются маленькие жгутики, посредством которых они движутся, плывут к благоприятной среде и уплывают от неблаго-лриятной. Они проделывают это посредством так называемого кувыркания , показанного на рис. 12.1. Благоприятна та среда, которая содержит питательные вещества, такие как сахара <и аминокислоты, нужные для выживания организма неблагоприятная среда лишена питательных веществ или содержит -токсины и другие вредные вещества. Организм чувствует питательные субстраты посредством рецепторных молекул, лежащих непосредственно вне клеточной мембраны или внедрен- яых в нее. Этот механизм чувствительности схематически показан на рис. 12.1. Связывание субстрата (галактозы) с рецепторной молекулой создает комплекс субстрат — рецептор, который затем активирует молекулу особого сигнального белка, пронизывающую всю толщу клеточной мембраны. Как пола-тают, эта активация вызывает конформационное изменение в белке, которое действует как сигнал, запускающий цепочку. внутриклеточных реакций, приводящую к соответствующему управлению движением жгутика. [c.288]

Известны многочисленные данные, свидетельствующие о подвижности групп в белковых молекулах и многообразии конформационных состояний белков в целом (см. обзоры [1375-1379]. Во многих случаях изменение конформации происходит при изменении внешних условий (pH, температура и т.п.) или же при присоединении лигандов. Однако и при фиксированных условиях белки, по-видимому, существуют в нескольких или многих состояниях, взаимопревращения между которыми происходят достаточно быстро. Это следует, во-первых, из экспериментов по изотопному обмену протонов в белках, выявляющему наряду с быстрой стадией обмена также и более медленную стадию, которую относят к обмену протонов внутри глобулы, скорость которой лимитируется скоростью конформационного изменения белка [138О]. Во-вторых, такие изменения можно проследить, используя "репортерные группы , введенные в белок, и исследуя спектральные или иные физико-химические изменения, происходящие с белком. Например, в случае модифицированной карбоксипептидазы удалось обнаружить рН-не-зависимый конформационный переход с кажущейся константой скорости около Б с [1381]. Далее конформационная подвижность в белках прослеживается методами ядерного магнитного резонанса высокого разрешения [1382] по положению и форме сигналов от отдельных атомов и групп. Существует много других способов констатации конформационных изменений в белках [1383-1385], рассматривать которые здесь не представляется возможным. Единственно хотелось бы упомянуть о принципиальной возможности априорного расчета относительно небольших белковых молекул, дающего сразу сведения об энергиях большого набора состояний белка и, следовательно, о его конформационных возможностях [153,1386], а также о возможности компьютерного моделирования подвижности белков методами молекулярной динамики [1387,1388]. [c.96]

Термин деформатор был введен для соединений, вызывающих локализованное, довольно ограниченное конформационное изменение в белке, полностью и легко обратимое при удалении этого соединения. Разным белкам соответствуют различные специфические деформаторы , и в литературе описаны многочисленные примеры ферментов, которые особенно чувствительны к специфическим катионам, анионам или незаряженным соединениям. Их влияние на структуру фермента часто выражается в обратимой инактивации последнего (изменение значений Кт или Кмакс, или И ТОЙ И другой величины), в изменении агрега-ционного состояния или констант связывания фермента с определенными лигандами. Такого рода соединения очень часто упоминаются в сообщениях об оптимизации методики определения активности данного фермента и относятся к неконкурентным ингибиторам, которые не должны присутствовать в аналитической пробе. Некоторые из этих соединений могут действовать как специфические деформаторы , вследствие чего следует провести скрининг с помощью пробного набора для определения их эффективности как элюентов. [c.184]

В третьем томе показано, как благодаря совместному использованию различных экспе-рименталь.ных методов и теоретических подходов удается понять поведение и свойства биологических макромолекул. Главное внимание уделяется термодинамике и кинетике конформационных изменений и взаимодействию макромолекул с лигандами. При этом в случае необходимости описываются новые методы, а также подробно рассматривается история исследования некоторых вопросов. В гл. 15-17 обсуждаются проблемы взаимодействия молекул с лигандами, в гл. 18 и 19 излагаются теории и методы, используемые при изучении молекул, конформация которых носит статистический характер, гл. 20-24 посвящены конформационным изменениям в белках и нуклеиновых кислотах, гл. 25 — биологическим мембранам. [c.6]

После этого мы перейдем к рассмотрению конформационного поведения биологических полимеров. В частности, гл. 18 посвящена конформационной статистике полимеров, основное внимание при этом уделяется статистике полипептидных цепей при использовании различных конформационных моделей последних. В гл. 19 в общих чертах показано, как на основе юучения гидродинамических свойств двухиепочечной ДНК в растворе мы приходим к выводу о том, что она представляет собой червеобразную цепь, свернутую в клубок. В гл. 20 и 21 мы рассмотрим конформационные изменения в белках и полипептидах, в том числе хорошо изученный переход спираль — клубок в полипептидах (гл. 20) и вопрос об обратимом свертывании белковых цепей (гл. 21). [c.5]

Результаты обычно представляют в виде графика зависимости Ср (теплоемкости при постоянном давлении) от температуры. Для одноступенчатого перехода, подобного тому, который имеет место прн конформационных изменениях в беЛке, происходяших по схеме N О, получается кривая, аналогичная приведенной ниже. Максимум наблюдается в области перехода белка из нативного состояния в денатурированное. [c.219]

Поскольку полоса поглощения тирозиновых остатков претерпевает заметный сдвиг с ростом pH благодаря ионизации фенольных групп, а в случае остатков триптофана такой сдвиг не имеет места, спектрофото.метрический метод можно использовать для оценки числа этих остатков в белках. Во многих белках обычно ионизуется лишь часть остатков тирозина, в то время как полная ионизация всех тирозииов наблюдается лишь при денатурации (разд. 4.2.1). Следовательно, изменения в спектрах поглощения могут быть использованы для оценки изменений в химическом окружении ароматических остатков и конформационных изменений в белках в целом. Из.менение состояния белка и его хромофоров удобно исследовать путем снятия дифференциальных спектров, т. е. пугем прямой регистрации разности поглощения белка при двух различных условиях, например прп изменении pH. добавлении мочевины и т. д. Изменения в дифференциальных спектрах нативных и денатурированных белков обычно в 10 раз выше в области 230 нм, че.м в области 280 нм. [c.201]

Предстационарная кинетика обладает рядом преимуществ с практической точки зрения. Она имеет дело с очень простыми по сути процессами например, с ее помощью определяют стехиометрию процесса, в ходе которого происходит всплеск концентрации продукта, находят константы скорости переноса связанных с ферментом промежуточных соединений на второй субстрат или исследуют индуцируемые лигандами конформационные изменения в белках. Кроме того, характеристики процессов первого порядка (которые обычно изучают) не зависят от концентрации фермента в отличие от констант скорости, измеряемых в стационарной кинетике. Для исследования быстрых реакций требуются очень высокие концентрации ферментов, но их значения близки к концентрациям in vivo. Более того, аналогичные концентрации обычно используются при прямом определении физического состояния белка, что позволяет получать, например, данные об агрегации в условиях, при которых протекает реакция. [c.212]