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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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