Биологическая химия
Шрифт:
4. Определение наличия внутри- или межмолекулярных дисульфидных связей. Обычно одновременно определяют наличие в нативном белке сульфгидрильных групп.
5. Предварительная обработка белков, обладающих 4-й структурой, с целью диссоциации субъединиц, их выделения и последующего изучения.
Стадии определения первичной структуры белков и полипептидов
1. Определение аминокислотного состава (гидролиз, аминокислотный анализатор).
2. Идентификация N- и С-концевых аминокислот.
3. Расщепление
4. Определение аминокислотной последовательности пептидных фрагментов (секвенатор).
5. Расщепление исходной полипептидной цепи другими способами и установление их аминокислотной последовательности.
6. Установление порядка расположения пептидных фрагментов по перекрывающимся участкам (получение пептидных карт).
Методы определения N-концевых аминокислот
1. Метод Сенгера.
2. Метод Эдмана (реализован в секвенаторе).
3. Реакция с дансилхлоридом.
4. Метод с применением аминопептидазы.
Методы определения С-концевых аминокислот
1. Метод Акабори.
2. Метод с применением карбоксипептидазы.
3. Метод с применением боргидрида натрия.
Общие закономерности, касающиеся аминокислотной последовательности белков
1. Не существует одной уникальной последовательности или группы частичных последовательностей, общих для всех белков.
2. Белки, выполняющие разные функции, имеют разные последовательности.
3. Белки со схожими функциями имеют похожие последовательности, однако совпадение последовательности проявляется обычно лишь в малой степени.
4. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции, но выделенные из разных организмов, обычно имеют значительное сходство в последовательности.
5. Одинаковые белки, выполняющие одинаковые функции и выделенные из организмов одного вида, почти всегда обладают совершенно одинаковой последовательностью.
Высшие уровни структуры белков, их биологическая активность тесно связаны и фактически определяются аминокислотной последовательностью. То есть, первичная структура генетически детерминирована и определяет индивидуальные свойства белков, их видовую специфичность, на ее основе формируются все последующие структуры.
Вторичная структура белка – конфигурация полипептидной цепи, образующаяся в результате взаимодействий между её функциональными группами.
Разновидности вторичной структуры:
1.
– спираль.
2. Складчатый лист (-структура).
3. Статистический клубок.
Первые две разновидности представляют собой упорядоченное расположение, третья – неупорядоченное.
Супервторичная структура
Сравнение конформаций разных по структуре и функциям белков выявило наличие у них похожих сочетаний элементов вторичной структуры. Такой специфический порядок формирования вторичных структур называют супервторичной структурой. Супервторичная структура формируется за счет межрадикальных взаимодействий.
Разновидности супервторичной структуры белков:
1. Супервторичная структура типа -бочонка. Она действительно напоминает бочонок, где каждая -структура расположена внутри и связана -спиральным участком цепи, находящимся на поверхности. Характерна для некоторых ферментов – триозофосфатизомеразы, пируваткиназы.
2. Структурный мотив «-спираль – поворот – -спираль». Обнаружен во многих ДНК-связывающих белках.
3. Супервторичная структура в виде «цинкового пальца». Характерна также для ДНК-связывающих белков. «Цинковый палец» – фрагмент белка, содержащий около 20 аминокислот, в котором атом цинка связан с радикалами четырех аминокислот: обычно с двумя остатками цистеина и двумя – гистидина.
4. Супервторичная структура в виде «лейциновой застежки-молнии». Объединение протомеров или отдельных белков в комплексы иногда осуществляется с помощью структурных мотивов, называемых «лейциновая застежка-молния». Примером такого соединения белков могут служить гистоны. Это ядерные белки, в состав которых входит большое количество положительно заряженных аминокислот – аргинина и лизина. Молекулы гистонов объединяются в комплексы с помощью «лейциновых застежек», несмотря на то, что все мономеры имеют сильный положительный заряд.
Содержание различных типов вторичных структур в белках.
Содержание типов вторичных структур в разных белках неодинаково.
По наличию -спиралей и -структур глобулярные белки можно разделить на 4 категории:
1. К первой категории относятся белки, в структуре которых обнаружена только -спираль. Это миоглобин, гемоглобин.
2. Ко второй категории относят белки с -спиралями и -структурами. Характерные сочетания -спиралей и -структур обнаружены во многих ферментах: лактатдегидрогеназа, фосфоглицераткиназа.
3. В третью категорию включены белки, имеющие только -структуру. Сюда относятся: иммуноглобулины, фермент супероксиддисмутаза.
4. В четвертую категорию включены белки, имеющие в своем составе лишь незначительное количество регулярных вторичных структур.
Третичная структура белка – пространственная ориентация полипептидной цепи или способ ее укладки в определенном объеме.
В зависимости от формы третичной структуры различают глобулярные и фибриллярные белки. В глобулярных белках чаще преобладает -спираль, фибриллярные белки образуются на основе -структуры.