Файл: Новые методы анализа аминокислот, пептидов и белков..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 147

Скачиваний: 0

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

370

ГЛАВА 9

содержащий ароматической группы, инактивирует химотрипсин и трипсин почти с одинаковой скоростью. В случае модификации химотрипсина и трипсина ДФКХ отношение констант скоростей реакций несколько выше 70 [197—181].

Наибольшего успеха в развитии этого направления достигла группа Шёллмана и Шоу [208—211], предложившая использо­ вать в качестве ингибиторов химотрипсина и трипсина соответ­ ственно Ы-тозил-ь-фенилаланилхлорметилкетон (ТФХК) и N-to- зил-ь-лизилхлорметилкетон (ТЛХК).

О

ТФХК

NH—тозил

О NH—тозил

II

СIСН2—С—СН—(СН2)4NН2 ТЛХК

ТФХК, имеющий фенильную группировку, модифицирует His 57 в активном центре химотрипсина, но не действует на трипсин; напротив, ТЛХК алкилирует His 46 в активном центре трипсина и не действует на химотрипсин [212—217].

Характер остатка X определяется не только реакционноспо­ собной группировкой R, но зависит также от общего строения

молекулы реагента. Например, реагент II

модифицирует в химо-

трипсине Met 192 [218—220], тогда

как

ТФХК модифицирует

His 57. Подобный ТФХК реагент III

в L-форме не инактивирует

химотрипсин, тогда как при инкубации

с ферментом D-формы

в течение 14 дней инактивация достигает 35% [221]. Реагент IV

[222], подобно ДФФ, модифицирует в химотрипсине Ser 195, но не действует на трипсин. Соединение V модифицирует Met 192,

а соединение

VI — Ser

195 [179, 223]. Существенное значение

могут иметь

природа

R, ее протяженность и расстояние от

1руппы сродства А, сорбированной на молекуле фермента, и другие стерические факторы.

В развитии этого метода Инагами [224, 225] предложил ис­ пользовать при модификации два реагента, один из которых О—А имеет группу сродства

о

II

о

III

о=с—осн3


ДОСТУПНОСТЬ ДЛЯ РЕАГЕНТОВ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ

37]

 

Cl—so2

СНз

IV

СН2—СН—СН2—О

 

V

\

о/

 

 

 

о

 

 

VI

а второй несет реакционноспособную группировку Q—R. В ка­ честве таких реагентов для инактивации трипсина были исполь­ зованы метилгуанидин (О—А) и моноиодацетамид (Q—R). И действительно, порознь эти соединения не являются ингиби­ торами фермента; при совместном применении наблюдается инактивация трипсина. Инагами показал, что в качестве О—А- группы не может выступать бутилгуанидин, следовательно, для проявления ингибиторной активности существенное значение имеют размеры О-группировки

Н х

I

X - R - Q

Р | + А-О + R-Q

Р I

I

 

I

У—А-О

9.4.3.Введение негативной метки

Если остаток определенной аминокислоты маскирован или каким-либо иным образом защищен от действия реагента, можно пометить все остальные остатки этого типа, т. е. ввести «негативную» метку. Коэн и Варинга [226] обрабатывали холин­ эстеразу с помощью ДФФ в присутствии бутирилхолина, маски­ рующего активный центр. Затем модифицированный белок об­ рабатывали меченым ДФФ (32Р) в отсутствие бутирилхолина. Аналогичный метод был применен Кошландом с сотр. [227] при исследовании антител: вначале антитела к я-азобензоларсенату иодировали в присутствии гаптена, а затем в модифицирован­ ный белок вводили 13Ч.

Аминокислотные остатки активного центра фермента маски­ руют молекулами ингибитора или субстрата. Результаты моди­ фикации в присутствии и в отсутствие этих лигандов дают ин­ формацию относительно строения активного центра. При низкой концентрации перекись водорода в диоксане окисляет 5 из 7


372 ГЛАВА 9

остатков триптофана в химотрипсине, один из оставшихся триптофанов окисляется при высоких концентрациях реагента. В присутствии этилового эфира бензоилглицина один из наибо­ лее легко окисляющихся остатков триптофана становится менее реакционноспособным [37]. После фосфорилирования в а-химо- трипсине Ser 195 диизопропилфторфосфатом или алкилирования His 57 ТФХК один из двух остатков гистидина становится ме­ нее реакционноспособным в отношении ТД [37, 103]. Аналогич­ ным образом после фосфорилирования ДФФ или в присутствии этилового эфира бензоилглицина инактивируется один из двух остатков тирозина, способных взаимодействовать с цианурфторидом [37]. Подобное влияние ингибитора (субстрата) или мо­ дификации активного центра объясняется либо непосредствен­ ным воздействием ингибитора (субстрата) или реагента на окружение активного центра, либо опосредованным воздей­ ствием на остатки аминокислот, удаленные от активного центра, что связано с конформационной перестройкой, вызванной инги­ битором или реагентом.

В молекуле карбоксипептидазы А содержится один атом цин­ ка, который можно удалить с помощью диализа против раствора комплексообразующих агентов [228—231]. Полученный апофермент можно подвергать дальнейшему изучению в присутствии и в отсутствие ионов цинка. В отсутствие ионов цинка апофермент взаимодействует с ионами серебра, ПХМБ и феррицианидом в эквимолярном отношении, такой апофермент уже не способен связывать ионы цинка. Для активации фермента существенно необходимым является образование меркаптида цинка, вместе с тем такая активация делает аминогруппу N-концевого аспара­ гина устойчивой к действию динитрофторбензола или фенилизоцианата. При добавлении к раствору апофермента ионов цинка освобождаются два иона водорода, а в присутствии р-фенилпро- пионовой кислоты одна из SH-групп становится устойчивой к меркаптоэтанолу. Отсюда был сделан вывод, что атом цинка об­ разует в активном центре хелатный комплекс с SH-группой и а-аминогруппой аспарагина. Аналогичным методом было дока­ зано наличие двух остатков серина вблизи активированных остатков цистеина [232].

9.5.АНАЛИЗ С ПОМОЩЬЮ БИФУНКЦИОНАЛЬНЫХ РЕАГЕНТОВ ТИПА R—О—R

Первоначально бифункциональные реагенты предназначались для введения в белковую молекулу поперечных связок с целью повышения химической стойкости и механической прочности шер­



ДОСТУПНОСТЬ ДЛЯ РЕАГЕНТОВ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ

373

сти [233, 234]. В последнее время свойства этих соединений обра­ зовывать поперечные связи в молекуле фермента или между фер­ ментом и синтетическим полимером стали использоваться для стабилизации ферментов и белков или их фиксации на нераство­ римом носителе [235—237]. В области химии белка большой инте­ рес представляет возможность с помощью подобных реагентов определять расстояние между двумя аминогруппами в нативном белке. Одним из первых реагентов, нашедших подобное примене­ ние, является 2,4-динитро-1,5-дифторбензол (НФБ) [238, 239].

F

N 02

При обработке белка здесь образуется 2,4-динитрофенилено- вый мостик между двумя свободными аминогруппами. Образова­ ние такого мостика между а-аминогруппой Gly А1 и е-амино- группой Lys В29 в инсулине свидетельствует о большой гибкости этих полипептидных цепей в растворе. В случае лизоцима [240] мостик замыкается между Lys 7 и Lys 41, пространственно сбли­ женных в третичной структуре [241]. Фэсолд синтезировал 2,2'-ди- карбокси-4,4'-азофенилдиизоцианат, который использовал при исследовании миоглобина кашалота [242—245]. Здесь были иден­ тифицированы 4 внутримолекулярных мостика: Lys 16—Lys 34, Lys 34—Lys 47, Lys 56—Lys 62, Lys 145—Lys 147.

Аналогичный реагент, гексаметилендиизоцианат, модифици­ рует в рибонуклеазе 2 моля лизина [246]. С помощью другого реагента /гщ'-дифтор-ж.ж'-динитродифенилсульфона (ФНФС) [247] модифицировали 20 остатков лизина и некоторые остатки тиро­ зина в бычьем сывороточном альбумине [247—250]. Херциг с сотр. [251] синтезировал водорастворимые бифункциональные реагенты, фенол-2,4-дисульфохлорид и а-нафтол-2,4-дисульфо- хлорид, и использовал их для образования мостиков между остатками лизина в лизоциме. При исследовании лизоцима ис­ пользовали также а.а'-дибромксилолсульфокислоту (БКС) [252], несущую радиоактивные метки 35S и 3Н; таким путем в лизоциме было обнаружено образование двух мостиков, Lys3—Lys 116 и Lys 96—Lys 97, что совпадает с результатами, полученными при модификации Lys 13, Lys 33 и Lys 116 фенол-2,4-дисульфохлори- дом [251]. При такой модификации аминогруппы уже не несут в нейтральной среде положительного заряда, вследствие чего тре­ тичная структура становится менее стабильной, подверженной конформационным изменениям. Учитывая это обстоятельство, Зингер с сотр. [138, 253] синтезировал дихлоргидрат диэтилма-