Файл: Титаев А.А. Эволюция органических соединений на Земле. От углерода до биополимеров.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 2
Число N-коппевых аминокислот варьировало от 1 до 3. В раз личных препаратах содержались разные N-коицевые амино кислоты, и лишь в препаратах, для синтеза которых применялась
рРНК из печени, преобладала в |
качестве N-концевой аспара- |
|
гпповая кислота, характерная |
для сывороточного |
альбуми |
на [170]. |
|
|
С-копцевые последовательности |
аминокислот были |
определены |
в препаратах № 5(5-2 и 50-1 н оказались близкими по составу — глу-вал-леп и ала-вал-лей соответственно. С-коицевой амино кислотой природного сывороточного альбмуипа служит лей цин [1711.
Некоторые из синтезированных препаратов белка были под вергнуты воздействию трипсином пли мягкому гидролизу в кон центрированной ПС1 при 37° в течение 72 час. В гидролизатах этих ПА по указанной методике был обнаружен ряд пептидов. Аминокислотный состав некоторых из них был следующим:
1)асп, глу, ала. арг; 2) лиз. гли, сер, вал; 3) лиз, асп, гли, глу;
4)лиз. асп. гли. глу. ала; 5) лиз, про, ала, тир, лей; 6) лиз, цист, гли, вал, леи.
Атакуемость молекулы аминокислот трипсином служит допол нительным аргументом, свидетельствующим о полппептидной при роде синтезированного продукта. Было бы преждевременным придавать какое-либо значение некоторым различиям в составе
пептидов |
в зависимости от примененного вида РНК . |
|
Выход |
продуктов |
синтеза. Все полученные данные приводят |
к заключению, что |
в указанных выше условиях на ионообмен |
ной смоле осуществляется синтез белковоподобного вещества пз
аминокислот. |
Скорость |
итого |
процесса |
достаточно |
интенсивна, |
|||||||
о чем говорят данные, полученные путем |
определения количе |
|||||||||||
ства белка в продуктах синтеза |
по Лоури и вычисленные в про |
|||||||||||
центах по отиошепнго к исходному общему количеству |
амино |
|||||||||||
кислот |
(табл. |
4). |
|
Т а б л п ц а |
4 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
Выход |
продуктов синтеза |
(в %) |
|
|
|||||
|
Длительность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
инкубации, |
|
ПА-1 |
|
|
ПА-2 |
|
ПА-0 |
|
|
||
|
|
час. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
1,76+0,45 |
2,21+0,34 |
0,44+0,1 |
|
||||||
|
|
48 |
|
3,65+0,70 |
4,06+0,30 |
|
||||||
|
|
72 |
|
5,74+0,29 |
6,64+1,55 |
1,64+0,31 |
|
|||||
|
|
96 |
|
5,00+0,51 |
6,25+0,18 |
2,13+0,36 |
|
|||||
Различия |
в выходе ПА-1 и ПА-2 при проверке статистическим |
|||||||||||
методом |
оказались недостоверными |
(р ^> 0,2), суточный |
при |
|||||||||
рост продукта |
аминокислот |
в |
этих двух |
видах |
эксперимента |
|||||||
за первые трос |
суток |
одинаков |
и |
равен |
приблизительно |
2 мг. |
60
В отсутствие РЫК и присутствии |
АТФ и всех |
других |
ингреди |
||||
ентов |
системы скорость синтеза |
замедлена (табл. 4, |
|
ПА-0). |
|||
О. ступенчатом образовании продуктов |
синтеза. |
В |
экспери |
||||
ментах |
с кратковременной |
инкубацией |
описанных |
систем, от |
|||
15 мни. до 2 час , в элюатах смолы были |
обнаружены |
пептиды, |
|||||
состоявшие из небольшого |
числа |
аминокислот. |
Вследствие их |
малой концентрации в элюатах по сравнению с концентрацией свободных аминокислот осуществить их изолирование и очистку
было трудно. Путем высоковольтного электрофореза |
по Михль |
|
с последующей хроматографией |
электрофоретпческих |
фракций |
по методу пальцевых отпечатков или одномерной |
хромато |
|
графии на бумаге с окраской по |
Ридон — Смит [167] удалось |
получить сведения о составе этих пептидов. Число электрофо
ретпческих фракций, |
выделенных из элгоатов смолы после 30— |
||
60 мин. инкубации, |
составляло |
обычно |
4—5, каждая фракция |
делилась при хроматографии па |
бумаге |
на два — четыре пеп |
|
тида, состав которых |
распознавался путем гидролиза в 6 п. НС1 |
и хроматографии на бумаге, а также путем дииитрофенилироваипя.
В контрольных пробах, содержащих- все ингредиенты, |
кроме |
|||||||||
АТФ. пептиды не |
обнаружены. В |
табл. |
5 |
приведены |
данные |
|||||
|
|
|
Т а б л и ц а |
5 |
|
|
|
|
|
|
Образование |
пептидов при инкубации в течение 30 мин. |
|
||||||||
Источник |
Исходный Общее чис |
|
|
|
|
|
N-конце- |
|
||
раствор |
ло пепти |
|
|
|
|
|
Rf |
|||
ГНК |
аминокис дов в опы |
Состав некоторых пептидов вые амино |
||||||||
|
лот |
те |
|
|
|
|
|
кислоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Печень |
А |
8 |
Асп, |
глц |
|
|
|
|
Асп |
0,18 |
|
|
|
Асп, |
глу, вал |
|
|
|
Асп |
0,30 |
|
|
|
|
Лиз, |
асп, |
глу, |
ала |
|
|
Асп |
0,04 |
|
|
|
Глу, |
про, |
ала, |
лей |
|
|
Лей |
0,44 |
Дрожжи |
А |
10 |
Лиз, |
глн, |
глу, вал |
|
|
Глу |
0,26 |
|
|
|
|
Лиз, |
гпл, глу, ала, |
лей |
Ала |
0,40 |
|||
|
|
|
Лиз, |
глу, вал, лей |
|
|
Вал |
0,28 |
||
Без РНК |
А |
9 |
Сер, |
глу, ала |
|
|
|
Ала |
0,11 |
|
|
|
|
Асп, |
глу, |
вал |
|
|
|
Асп |
0,34 |
|
|
|
Глн, |
вал |
|
|
|
|
Вал |
0,45 |
Дрожжи |
Ж |
12 |
Гли, |
глу, |
про |
|
|
|
Про |
0,23 |
|
|
|
Асп, |
про, |
опро |
|
|
|
Про |
0,29 |
|
|
|
Лиз, |
глу, |
про, |
лей |
|
|
Про |
0,27 |
П р и м е ч а н и е . А. — смесь аминокислот, |
соответствующая |
составу |
альбумина, Ж — |
|||||||
то же, желатины. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61
числа аминокислотных остатков в молекуле, получения пептидов при ферментативном переваривании продуктов синтеза трип сином.
Процесс синтеза в наших условиях совершается ступенчато: в первые часы инкубации смеси аминокислот образуются олпгопептиды, а затем, с течением времени, они превращаются в высоко молекулярные нолипептиды. Молекулярный вес продуктов син теза в среднем составлял 57 450—90 ООО.
Адсорбированная на ионообменной смоле РЫК стимулирует синтез пептидов в присутствии АТФ (см. рис. 4). При этом ка чественные различия РНК в зависимости от происхождения отражаются иа составе аминоконцевых групп синтезированных продуктов и начальных пептидов при кратковременных экспе риментах.
Следует отметить, что N-концевые аминокислоты в некоторых препаратах ПА, где применялась рРНК из печени, оказались идентичными с N - и С-копцевыми группами природного сыво
роточного альбумина [171], но эта |
идентичность |
могла быть |
просто случайной. |
|
|
Необходимо подчеркнуть, что в |
зависимости |
от заданного |
исходного состава аминокислот инкубационной смеси, имитирую щего тот или другой белок, получены и различные продукты синтеза, соответствующие по своим качественным и количест венным показателям имитируемому белку.
Это обстоятельство, если будет подтверждено, откроет воз можность осуществления в предложенной системе целенаправ ленного синтеза белка.
Внаших экспериментах была использована в качестве адсор бента и катализатора ионообменная смола. Проверочные допол нительные опыты доказали, что с таким же успехом для синтеза полипептидов из аминокислот может быть использована и белая глина.
Вприродных условиях предбиологического периода иа Земле
могли существовать вещества, близкие |
по составу |
и свойствам |
||
к синтетическим |
ионообменным |
смолам. |
|
|
Значительно |
позже нашей |
работы |
Крамппц и |
сотр. [172] |
в качестве модели абиогенного синтеза белка предложили метод воздействия аденозиимоиофосфата иа 18 аминокислот при обя зательном присутствии глутамина, аспарагина, N-формпл-метио- нина и N-ацетилвалина. В этой модели сначала образуется смесь амииоациладепнлатов, которые затем конденсируются иеэпзиматическим путем в карбонатном буфере при 25°. После трехднев
ного диализа и очистки гельфпльтрацией на Сефадексе |
G-50 |
||
авторы получили, видимо, |
полипептид с |
молекулярным |
весом |
100 ООО. Если синтез ведется |
в отсутствие |
дополнительных |
четы |
рех веществ, то получается вещество малого молекулярного веса.
Полипептид подвергается |
действию протеолитических ферментов |
с образованием пептидов |
[172], |
63
Адсорбцию иа взвешенных частицах признают важным факто ром в синтезе полнпептидов из аминокислот н полпнуклеотидов из нуклеиновых оснований также Неймап и сотр. 1173]. Они считают, что эти синтезы происходили иа местах прилива и отли ва в условиях испарения и повышения концентрации реагирую щих веществ и адсорбции их на кристаллах апатпта при участии процессов дегидратации и фосфорилпрованпя.
Итак, в первой серии экспериментов в предложенных нами условиях были синтезированы белковоподобные Вещества типа простых белков, аналогичные в какой-то степени сывороточному альбумину и желатине.
Вторая серия экспериментов была посвящена вопросу о возможности синтеза белков с ферментными свойствами амилазы, лактатдегндрогеиазы, фосфорилазы.
5
Вещества с ферментными свойствами
А ы и л а з о п о д о б н о е в е щ е с т в о . Белковые вещества, синтезированные в предбиологический период, могли обладать ферментными свойствами. Нет ничего невероятного в том, что первичные белки могли образовывать комплексы и с металлами (Fe, Zii, Мп), и органическими веществами — предшественниками коферментов, тем более что возможность синтеза таких веществ в тот же период была вполне вероятной и показана в ряде модель ных экспериментов (см. стр. 35). Фоксу удалось выявить фосфатазные, адепозиптрифосфатазные и трансаминазиые свойства
своих |
протеппоидов [155, |
1561. |
|
В |
своих |
исследованиях |
мы исходили из позиции, изложенной |
в разделе 4. |
Не рассчитывая на случайную комбинацию амино |
кислот, мы закладывали с самого начала в исходную смесь именно
те |
аминокислоты |
и в том соотношении, в каком |
они содержатся |
|||||||
в |
естественном ферменте. |
В |
этом |
случае, как и в разделе 4, |
||||||
мы руководствовались |
мыслью, что |
количественные |
соотноше |
|||||||
ния |
аминокислот |
и их |
свойства |
могут определить в |
известной |
|||||
степени и их последовательность |
в |
синтезируемом |
полимере |
|||||||
[148]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
В |
инкубационную |
смесь |
кроме |
аминокислот |
вносили соот |
ветствующие коферменты, соли металлов, специфические для фермента, и аденозинтрифосфорную кислоту.
Синтез проводили в условиях гетерогенного катализа с при
менением ионообменных смол и глины (каолина). |
|
|||
Амилаза в природе |
существует в двух формах — а- |
и (3-ами- |
||
лазы. |
а-Амилаза, |
или |
а-1,4-глюкан-4-глюканогидрола- |
|
за (3.2.1.1), расщепляет гликозидные связи гликогена |
и крах |
|||
мала |
беспорядочно, с |
образованием декстринов, олигосахаридов |
и, наконец, мальтозы. Йодная проба при этом быстро становится отрицательной. Вторая форма амилазы — [3-амилаза, или 1,4- глюкан-мальтогидролаза (3.2.1.2), действует иа те же полисаха риды планомерно, последовательно отщепляя от них молекулы дисахарида мальтозы до полного разложения. Йодная реакция при этом сохраняется долго. Нагреванием разрушается преиму щественно (3-амилаза, слабой кислотой — а-амилаза. Этими воз действиями можно различать и отделять формы одну от другой.
3 А. А. Титаев |
65 |