Гидрофобные взаимодействия в белках и пептидах

Рис. 62. Схема активного центра карбоксипептидазы А (остаток Туг 198 на схеме не изображен) фермента, катализирующего гидролитическое отщепление С-концевого аминокислотного фрагмента от полипептидов. Фермент абсолютно специфичен к Ь-конфи-гурации отщепляемого аминокислотного остатка и резко преимущественно катализирует отщепление остатков гидрофобных аминокислот. Гидролиз в этом случае протекает по механизму электрофильного катализа и требует участия иона цинка — в белке какие-либо группы, способные выступать в роли электрофиль-ных катализаторов, отсутствуют. Ион цинка фиксирован в активном центре фермента путем координации тремя аминокислотными остатками — двумя остатками гистидина 1118-69 и Н18-196 и одним глутамат-ионом С1и-72. Четвертая координата (для ионов цинка характерна тетраэдрическая зр -конфигурация координационных связей) направлена в комплексе фермент — субстрат на карбонильную группу гидролизуемой пептидной связи. Фиксация С-концевой части гидролизуемого пептида в активном центре обеспечивается в первую очередь взаимодействием с двумя остатками аргинина — Aгg-145 и Arg-127 и кластером гидрофобных

Сигнальный пептид, состоящий обычно из 15 — 20 гидрофобных аминокислот, вступает через рибосомный рецепторный белок во взаимодействие с эндоплазматическим ретикулумом и начинает локально-специфический синтез белка. Еще до заверщения синтеза он отщепляется сигнальной пептидазой от остальной цепи. Полипептидная цепь секреторного белка выводится через систему каналов эндоплазматического ретикулума и вслед за этим сворачивается в нативную конформацию. [c.396]

Большое значение имеют здесь гидрофобные участки а-спиралей пептидов, которые непосредственно обеспечивают взаимодействие с липидами. По-видимому, модель действия ГА несет в себе достаточно общие черты, которые отражают активную роль интегральных мембранных белков в слиянии двух липидных бислойных мембран и в других случаях. [c.46]

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]

Согласно сигнальной гипотезе (1971), необходимая информация о секреции белковых макромолекул находится в молекуле матричной РНК, содержащей сразу вслед за инициирующим кодоном несколько (30—40) триплетов, кодирующих сигнальную (лидерную) аминокислотную последовательность белка. Это своеобразный опознавательный знак белка. Новообразованные полипептидные цепи секретируемых белков, лизосомных ферментов и некоторых интегральных мембранных белков содержат на Ы-конце сигнальный пептид. Как известно, для многих таких пептидов характерна высокая гидрофобность и наличие 1—2 положительных зарядов на Ы-конце пептида, т. е. гидрофобному участку предшествует основная аминокислота. Все это облегчает взаимодействие с полярными группами фосфолипидов и прохождение через гидрофобный слой мембран ЭПР. [c.68]

Докладывалось об изучении по-13, 15] в ходе этой работы удалось разделить с высоким разрешением такие белки, как миоглобин, цитохром с, лизоцим, используя 0,1 М фосфат (pH 2,1, суммарное содержание электролитов 0,2 моль/л) и градиент концентрации ацетонитрила. Для оптимального разделения оказалось необходимым использовать и солевые эффекты, и низкие pH большую роль сыграла концентрация органического растворителя. В кислых буферах (pH 2) боковые цепи Asp и Glu остаются незаряженными, что увеличивает гидрофобность полипептида. Добавление солей приводит к подавлению ионных взаимодействий с носителем. Ацетонитрил как органический растворитель и фосфат как солевой фон использованы неслучайно это дает возможность регистрировать в элюате пептиды по поглощению пептидной связи при 215 нм. [c.209]

Рассмотрению возможностей обратнофазовой гидрофобной хроматографии белков в основном посвящен сравнительно недавно опубликованный обзор [Rubinstein, 1979]. Основные его выводы совпадают с тем, что было сказано выше при рассмотрении обратнофазовой гидрофобной хроматографии пептидов. Для белков с молекулярной массой в интервале 12—30 тыс. Дальтон автор отдает предпочтение силикагелям, модифицированным октилсиланом (Са). В качестве органического компонента элюента, по его мнению, следует предпочесть градиент концентрации пропанола, вплоть до 40%-ной концентрации, если позволяет растворимость белка. Для получения узких пиков рекомендуется в качестве водного компонента использовать буфер высокой (примерно 1 М) концентрации, подавляющий ионное взаимодействие белка с силанольными группами матрицы. При pH 5—6 разрешение получается обычно хуже, чем при pH 4 (формиатно-пиридиновый буфер) или 7,5 (Na-ацетатный буфер). Существенно указание на то, что скорость элюции следует снизить до 60—90 мл/см Ч. Продолжительность фракционирования белков при этом остается относительно небольшой — 1—3 ч. Белки целесообразно разделить предварительно на группы [c.210]

Рассмотрение принципа действия и особенностей использования аминокислотного анализатора начнем с того, что сформулируем представления об анализируемом препарате. Для наиболее интересного случая — анализа состава белка — им является смесь 20 природных аминокислот. Все компоненты этой смеси представляют одинаковый интерес, подлежат полному разделению и количественной оценке. Интервал. молекулярных масс простирается ог 75 (Gly) до 204 (Тгр), диапазон значений р1 — от 2,97 (Glu) до 10,76 (Arg). Различия в стеиени гидрофобности тоже выражены сильно от гидрофильных дикарбоновых и оксикислот до весьма гидрофобных, несущих довольно протял<енные алифатические и ароматические боковые группы. Заметим сразу, что такие различия должны облегчить задачу хроматографического разделенпя, но вряд лн позволят обойтись без ступенчатой смены элюентов. В обычных условиях хроматографии все алшнокислоты достаточно устойчивы, но следует обратить внимание с этой точки зрения и на предшествующий хроматографии этап исчерпывающего гидролиза белков и пептидов (от него будут зависеть и результаты анализа). Агрегация аминокислот маловероятна, за исключением возможности окисления цистеинов до цистинов. Не-специфическая сорбция за счет гидрофобных взаимодействий с материалом матрицы безусловно возможна, но здесь она будет использоваться в интересах фракционирования. [c.515]

J. ВЭЖХ иа обращенной фазе (ОФ-ВЭЖХ) с использованием градиентного элюирования [22, 57]. В настоящее время это наиболее широко используемый и наиболее эффективный метод разделепия пептидов. Он оспован иа применепии колонок, упакованных небольшими (3—10 мкм) пористыми частицами, поверхность которых покрыта алифатическими или фениль-пыми группами, играющими роль пеполярпой стационарной фазы. Смесь небольших пептидов, полученных в результате ферментативного [8, 22, 49] или химического [68] расщепления белка, наносится на колонку в растворителе, выбранном таким образом, чтобы все или по крайней мерс большинство компонентов гидрофобно связались с поверхностью упаковки. Затем через колонку пропускают подвижную фазу —водный раствор какого-нибудь органического растворителя с повышающимся градиентом копцентрации (по объему). Пептиды элюируются в чрезвычайно узких зонах, первыми сходят гидрофильные, наиболее слабо взаимодействующие с гидрофобной стационарной фазой пептиды. Метод особенно эффективен в применепии к пептидам, содержащим до —50 аминокислот, и менее пригоден для разделепия более крупных фрагментов. [c.237]

Теоретически пептид может находиться в самых разнообразных конформационных состояниях (т.е. иметь множество вариантов пространственного расположения атомов). Однако, судя по имеющимся данным, в растворе диапазон возможных конформаций невелик. Наличие преимущественных конформаций обусловлено такими факторами, как стерические ограничения, кулоновские взаимодействия, водородные связи и гидрофобные взаимодействия (гл. 5). Как и в случае белков, физиологическая активность полипептидов (например, ангиотензина и вазопрес-сина) тоже зависит от их конформации (гл. 45, 48). [c.35]

Обратнофазовую гидрофобную хроматографию исноль.зуют обычно для разделения относительно мелких пептидов, наиример трипсиновых гидролизатов белка. Ввиду наличия в составе пептидов как гидрофобных, так и гидрофильных аминокислотных остатков их взаимодействие с гидрофобизированной матрицей оказывается не слишком сильным, и в практике встречаются режимы хроматографической элюции, сходные с оппсапными для ФТГ-АК. [c.201]

Невалентные взаимодействия в пептидной цепи. Пространствен ная структура белков и пептидов в основном определяется невалент ными взаимодействиями между различными атомами. К нх числу относятся ван дер-ваальсовы, электростатические, нли ионные, нон дипольные и диполь-дипольные, гидрофобные, торсионные взаимодействия и водородные связи. [c.88]

Взаимодействие клеточных мембран. В обычных физиологических условиях слияние клеточных мембран является важным биологическим процессом, лежащим в основе таких явлений как экзоцитоз гормонов, ферментов, нейротрансмедиаторов, а также при образовании гигантских клеток в воспалительных процессах, при внедрении вирусов, обладающих оболочкой, в клетки хозяев (вирус СПИД). Рассмотренные выше механизмы действия электрических полей на бислойные мембраны и клетки дают представление о физико-химических факторах, влияющих на взаимодействие клеточных мембран, которые приводят к их слиянию. Однако, конкретные молекулярные механизмы этого биологического явления намного сложнее. Основная особенность состоит в активном участии специальных мембранных белков в процессе слияния. В качестве примера рассмотрим роль гемоагглютинина (ГА) вируса простудных заболеваний (Уайт, 1992). Молекула этого белка состоит из трех субъединиц, каждая из которых содержит пептид с большим количеством гидрофобных аминокислот. Г А играет важную роль в первичном связывании вируса и атакуемой им клетки. Вследствие изменения третичной структуры Г А вируса происходит освобождение его глобулярных пептидов и их присоединение к мембране атакуемой клетки. [c.46]

Результаты рентгеноструктурного анализа внеклеточных частей нескольких белков HLA-I человека [329-332] и МНС-1 мыши [333, 334] свидетельствуют о наличии общего механизма пептидного связывания белками класса I. В структурах всех исследованньж пептид-белковых комплексов пептиды имели сходные конформации, стабилизированные в центрах связывания в принципе одной и той же системой водородных связей и специфическими дисперсионными взаимодействиями боковых цепей нескольких остатков ассоциированного пептида с комплементарными им гидрофобными карманам белковой глобулы [332-338]. [c.79]

Проявление регуляторных свойств авторы связывают с особенностями гидратации пептидов. Сочетание клатратных структур воды вокруг гидрофобных участков и гидратны) структур около полярных групп позволяет наглядно представить единство молекулярной динамики пептида и его водного окружения. Статистический анализ аминокислотных последовательностей низкомолекулярных пептидов и регуляторных белков обнаружил в их структуре повторяющиеся олигопептидные блоки. Гипотеза, предложенная авторами, состоит в том, что эти блоки составляют основу взаимной индукции регуляторной активности олигопепти-дов и высокомолекулярных белков. В монографии также рассматриваются особенности взаимодействия пептидов с элементами цитоплазматической клеточной мембраны рецепторами и фосфолипидными участками поверхности клетки. Вьщвинуто предположение о том, что не только белковые рецепторы, но и внешний слой мембраны, представляющий собой сложный орнамент положительно и отрицательно заряженных полярных групп фосфолипидов, может исполнять роль клеточного рецептора. Пептиды вследствие своей по-лиамфолитной природы комплементарно взаимодействуют [c.5]

В составе представленного участка в позициях 19 и 26 находятся остатки лейцина. Нужно отметить, что лейцин играет особую роль в формировании и упрочнении спиральных структур. В структурных исследованиях сформировалось представление о лейциновой застежке (Leu ine zipper — имеется в виду застежка-молния). Она представляет собой сравнительно короткие последовательности со средней длиной 24 аминокислотных остатка, среди которых в позициях 2, 5, 7, 12, 16, 21 и 24 находятся остатки лейцина, формирующие гидрофобные грани спирали. Такие структуры, характерные для трансмембранных участков мембранных белков, участвуют в межмолекулярных взаимодействиях белок—белок и белок—ДНК. В последнем случае конфигурация лейциновой застежки определяет контакт пептида с поверхностью двойной спирали ДНК (см. раздел 3.2). [c.51]

Особенностью плазматических мембран нервных клеток является то, что в их состав входят полипептиды, не имеющие трансмембранных участков. Примером может служить основной белок миелина, расположенный на внутренней стороне клеточной мембраны, который не имеет сходства со структурами интегральных белков. Он лищен гидрофобных блоков в аминокислотной последовательности, а расположение ионогенных групп вдоль цепи таково, что полипептид приобретает конформадию клубка, который легко меняет свои параметры при взаимодействии с амфифильными пептидами, что может вызвать аллергический энцефалит и дальнейшее развитие демиелинизации (Кагава, 1985). [c.123]