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

разного рода скручиваниями и изгибами. Дальнейшее усложне­ ние структуры происходит благодаря объединению определен­ ного числа идентичных или разных полипептидных цепей, нахо­ дящихся в специфически скрученном или изогнутом состоянии, и определяется как четвертичная структура белка (рис. 1, г).

10.1.2.Номенклатура

Молекула белка, состоящая более чем из двух полипептидных цепей, может ступенчато диссоциировать на компоненты. Про­ дукт диссоциации, который содержит по крайней мере две полипептидные цепи, называется субъединицей. Сами полипептидные цепи в свою очередь состоят исключительно из аминокислотных остатков, соединенных друг с другом пептидными связями. Та­ ким образом, молекула белка, состоящая из нескольких полипеп­ тидных цепей, может диссоциировать тремя способами:

Полипептидные цепи молекулы белка могут быть идентич­ ными (гомогенный тип четвертичной структуры) или разными (гетерогенный тип четвертичной структуры).

При определенных условиях молекулы белка, субъединицы и полипептидные цепи (ср. уравнения 1а—1в) имеют характерный вес частиц, который можно измерить физикохимическими мето­ дами. Этот вес называют молекулярным весом частицы. Поня­ тие молекулярного веса удобно использовать при исследовании данной белковой молекулы в функциональном аспекте.

Для описания модели аллостерических превращений была предложена следующая терминология относительно четвертичной структуры белков [17]: а) олигомер, полимерный белок, содержа­ щий конечное, относительно небольшое число идентичных субъ­ единиц; Ь) протомер, идентичные субъединицы внутри олигомер­ ного белка; с) мономер, полностью диссоциированный протомер или любой белок, не состоящий из одинаковых субъединиц.

10.1.3.Стабилизация конформации молекулы белка

Нативная конформация молекулы белка определяется как ко­ валентными, так и нековалентными связями или нековалентными взаимодействиями. Эти связи уменьшают гибкость полипептидной цепи и обеспечивают ее пространственное расположение в

упорядоченной, компактной форме в отличие от конформации статистического клубка *.

Скручивание полипептидной цепи обусловливается специфи­ ческими связывающими свойствами составляющих ее элементов. Получено много экспериментальных данных, подтверждающих гипотезу [22—24] о том, что конформация белковой молекулы яв­ ляется просто функцией ее аминокислотной последовательности и вся «структурная информация» содержится в ее первичной структуре. Если нативному состоянию соответствует только ассо­ циированная молекула, то можно предположить, что процесс самосборки до ассоциированной молекулы (т. е. спонтанная рав­ новесная ассоциация) приводит к достижению минимума свобод­ ной энергии, а, следовательно, единичная полипептидная цепь в нативной конформации не стабильна.

Среди ковалентных связей, видимо, наиболее широко распро­ странен только один тип — дисульфидная связь, которая может соединять разные части одной полипептидной цепи, например в рибонуклеазе или лизоциме [25, 26], или разные полипептидные цепи, например в инсулине [25], у-глобулине [27] и химотрипсине [28, 29]. Инсулин, у-глобулин и химотрипсин содержат не только внутрицепочечные, но и межцепочечные дисульфидные связи **.

Еще не получено окончательного доказательства существова­ ния ковалентной пептидной связи между разными полипептидными цепями или удаленными частями одной цепи (например, между е-аминогруппой остатка лизина и у-карбоксильной груп­ пой остатка глутаминовой кислоты). Эфирные и фосфатные связи и связи с углеводами и другими компонентами, вероятно, присущи только небольшому числу белков. Такие специфические ковалентные связи обнаружены в коллагене [32—34]. Считают, что внутримолекулярные межцепочечные поперечные связи в коллагене образуются в результате альдольной конденсации двух альдегидных производных лизила (вероятно, 6-полуальде- гида а-аминоадипиновой кислоты) на соседних цепях.

К нековалентным связям относят водородную, ионную и гид­ рофобную связи (или гидрофобное взаимодействие), а также взаимодействие между белковой молекулой и растворителем.

* Детальное обсуждение проблемы сил, участвующих во взаимодей­ ствиях белок — белок, можно найти в работах [18—21].

** Химотрипсиноген превращается в химотрипсин [28, 29], а проинсулин — в инсулин [30, 31] специфическим гидролизом пептидных связей. Эти про­ цессы «активации» заключаются в превращении единичных полипептидных цепей химотрнпсиногена и проинсулина в три полипептидные цепи химотрипсина и две — инсулина соответственно. В обоих случаях некоторые внутри­ цепочечные дисульфидные связи становятся межцепочечными в процессе ак­ тивации, приводя к появлению ковалентно связанных полипептидных цепей,