Було висловлено припущення [36], згідно з яким стабільність структури макромолекул і мембр-ан забезпечується головним чином гідрофобними взаємодіями вуглеводневих фрагментів. в результаті чого молекули ліпідів, білків та інших сполук можуть утворювати у водному цитоплазмі олігомерні агрегати і мембрани. Разом з тим найбільш активні каталізатори. т. е. більшість ферментів, розчинні у воді. Таким чином. мембрани являють собою порівняно стабільні тонкі плівки. примикаю щие до водних ділянок клітини, в яких легко протікають хімічні реакції і які містять полярні молекули. розчинні у воді. [C.355]
Вважають, що структурною одиницею Ка. До -АТФази є димер (ар) 2, а мінімальної функціональної одиницею - (а (З) -протомер (або а-субодиниця). Олігомерного ансамбль ((АР) 2-димер) АТФази підтримується в основному за рахунок взаємодій а-субодиниць з цитоплазматичної сторони в районі АТР-связивающ їх центрів, що забезпечує стабільність четвертичной структури. необхідної для прояву функціональної активності білка. в той же час з функціональної точки зору кожна а-субодиниця в стабілізованому стані має повну гидролитической і транспортної активністю . Однак питання про біологічну роль олігомерів ферменту, утворених в мембрані, вивчений далеко не повністю. Мабуть, наявність олігомерної структури Ка. -АТФази забезпечує можливість реалізації гнучких механізмів. Контролюючий їх активність мембранозв'язаних ферментів (див. Розділ 2.3.3). [ c.46]
Якщо фермент має олігомерних структуру і побудований з неідентичних протомеров, то ізоферменти можуть виходити в результаті різних комбінацій протомеров, подібно до того, як це має місце в разі неферментного білка гемоглобіну (гемоглобіни А, Е, А). Наприклад, лактатдегидрогеназа представляє [c.97]
Атоми цинку розташовані на осі симетрії 3-го порядку і пов'язані з трьома імідазольна кільцями Гістидину В-10. Роль атомів цинку не зовсім ясна. Гексамери легко утворюють ромбічні кристали навіть всередині панкреатичних клітин, що синтезують інсулін. Структура інсуліну втілює в собі основні особливості будови олігомерних ферментів. що володіють циклічної або діедріческой симетрією. Як і в разі гексамерів інсуліну. центральні частини таких молекул часто відкриті і стирчать бічні групи амінокислотних залишків (в разі інсуліну імідазольного групи) утворюють як би гнізда. в які можуть входити іони або молекули, що регулюють активність білків. Однак функціональна роль цинку при дії інсуліну залишається поки невідомою. [C.293]
Глобине - це мономерні або олігомерні гемсодержащих білки. Вони зустрічаються в різноманітних організмах, в тому числі в бобах, комах і людині [145]. Представники сімейства глобинов беруть участь в транспорті О2, в фіксації азоту бульбами коренів бобових рослин. регулюванню наповнення плавального міхура деяких видів риб і в інших біологічних функціях 1 549, 550]. Були вивчені тривимірні структури великого числа [c.219]
Слід, однак, мати на увазі, що детергенти, викликаючи розрив білок-білкових зв'язків. руйнують олігомерних (четвертинних) структуру білків. [C.26]
Мембранні білки часто утворюють олігомерні ансамблі, взаємодії між якими (або тривалість їх існування в бішарі) виявляється під контролем їх мембранного оточення. Зміни микровязкости мембран в такому випадку дозволяють контролювати активність цих надмолекулярних структур. [C.303]
Мал. 8-13. Структура олігомерного білка гексокінази, виділеного з Дві.
Олігомерні білки мають як третинну, так і четвертинних структуру [c.199]
Тепер ми розглянемо гемоглобін більш детально і спробуємо з'ясувати, чим визначається його здатність переносити кисень з легень у тканини, а іони Н і молекули СО - з тканин в легені. Ми побачимо, яким чином четвертичная структура гемоглобіну допомагає регулювати виконання цих важливих транспортних функцій. Гемоглобін є прототип або модель багатьох інших регуляторних олігомерних білків. [C.205]
З одного боку, олігомерних структуру білка нь-А в принципі можна розглядати як недолік, оскільки вона призводить до фільтрації і деградації легкого ланцюга ((Зз-мікроглобін, рис. 4.2, [c.65]
Якісна зміна ситуації у вивченні механізмів згортання білкових ланцюгів намітилося в самому кінці 1980-х років. Воно викликано відкриттям нового класу білкових молекул. існування яких мало хто припускав, у всякому разі, воно уявлялося малоймовірним. Їх функції в життєдіяльності клітин полягають в сприянні правильної невалентних складання інших білків. не стаючи, однак, компонентами їх остаточних фізіологічно активних структур. Білки цього класу отримали назву молекулярних шаперонов. Відкриття шаперонов разом з відомими раніше, але неузагальнених і не привернули до себе належної уваги даними похитнуло, особливо на перших порах, загальноприйняту точку зору на принципи структурної організації білкових молекул. Нові факти неминуче вели до висновку, що існувало уявлення про згортання поліпептидного ланцюга in vivo як про самосборке білка. щонайменше не зовсім точно відображає реальний стан. Необхідність перегляду усталеного думки про взаємозв'язок між хімічним і просторовою будовою білкових молекул диктувалася новими експериментальними даними, число яких починає зростати лавиноподібно. Всі вони свідчили про зменшення виходу. уповільненні швидкості і навіть повне припинення збірки тривимірних структур одних білків у міру зниження поблизу рибосом концентрації інших білків. Стали відомі дві групи молекулярних посередників, функції яких в клітинної збірці білкових ланцюгів виявилися значними і різноманітними. Вони впливають на швидкість згортання ланцюга, цілеспрямовано прискорюючи або сповільнюючи дозрівання нативной конформації. визначають порядок формоутворення складних комплексів. стимулюючи реорганізацію білок-білкових взаємодій в олігомерних структурах. полегшують деградацію неправильно згорнутих ланцюгів. стабілізують, транспортують і з'єднують в відповідних клітинних компартментах [c.412]
Багато подань про дії і взаємодії білків з'явилися в ході дослідження гемоглобіну. Багато подань і моделі, що відносяться до взаємодій білок - ліганд і білок - білок, були розвинені в процесі досліджень гемоглобіну до них відносяться сігмоідной зв'язування [674-676], коефіцієнт Хілла [677], константи послідовного зв'язування лігандів в олігомерних білках [678], кооперативность, заснована на конформаційних змінах [679, 680], і аллостерічеський контроль білків [92, 681, 682]. Слід зазначити, що багато хто з цих концепцій були введені і математично формалізовані до того, як стала відома структура будь-якого білка. Очевидно тому актуальне значення і корисність цих конце1щій повинні піддаватися постійній перевірці. Приклад дифосфоглицерата, вплив якого на дію і структуру гемоглобіну ігнорувалося десятиліттями, свідчить про потенційну небезпеку жорстких формулювань в біології. [C.259]
Періодична блокова структура. Модель предпола1ает сущес1воіа 1іе в мембранах повторюваних структурно-функціональних блоків, що випливає з вимог реалізації механізмів переносу енергії в білках і враховує симетрію олігомерних мембранних білків. Періодичність структури біомембран підтверджується даними електронної мікроскопії та РСА, причому переважною є періодична структура типу гексагональної решітки, в основі якої лежать тримерного або гексамерние інтегральні мембранні білки [22, 25,30, 37, 43. 51-531. Згідно з моделлю. вона охоплює всю структуру мембрани (див. рис. 12), хоча білковий склад по обидва боки може бути різним. Не виключається також і асиметрія ліпідів в мембранах [34], але, з огляду на можливість іншій інтерпретації робіт [21, 55], до цих даних необхідно ставитися з обережністю. Пропонована зонно-блокова модель може служити, в якійсь мірі, физикохимической основою уявлень про функціональні блоках в биомембранах, що розвиваються А. М. Уголєва [14] [c.164]
У разі білків або великих олигопептидов загальна просторова організація молекули може бути важливим фактором, що визначає положення розщеплюваного зв'язку. Це так звана третинна спецафітость. Нарешті, іноді проявляється залежність каталізу о- олігомерної структури гідролізуемого 6ejE a четвертичная специфічність. [C.158]
Від четвертичной структури слід відрізняти олігомерного і агреговане стан білка. Структура, що характеризується існуванням у складі білкової частки декількох поліпептидних ланцюгів. число яких змінюється в певній пропорції. називається олігомерної. Вкрай важливо, що, - гмотря на відносну сталість числа поліпептидних зв'язків в оліго- м.рс білка і їх впорядковане розташування. у олигомера не виникає біологічної активності. Так, наприклад, сироватковий альбумін бика існує у вигляді мономера (М = 68000), димера (М = 136 ТОВ), тримера (М = 204 ТОВ) і тетрамера, причому мономери, об'єднуючись в олігомерні структури. розташовуються в складі ди-, три- в тетрамера впорядковано. Однак це не супроводжується виникненням яких-небудь нових якостей в порівнянні з тими, якими володіє мономер даного білка. [C.76]
Які хімічні процеси лежать в основі супрессии (придушення) однієї мутації інший мутацією, локалізованої в іншій точці хромосоми Однозначної відповіді на це питання дати не можна. Рідко мутація супрессірует інший мутацією, локалізованої в межах того ж самого гена. Такий ефект може бути названий внутрігенних Комплементація. Припустимо, що мутація призводить до такої амінокислотної заміни, яка порушує стабільність структури або функцію білка. Можливо, що мутація в іншому сайті, захоплюючи залишок, який взаємодіє з замещенной амінокислотою. змінює характер взаємодії двох залишків, що призводить до відновлення функціональної активності білка. Так, наприклад, якщо бічний ланцюг першої амінокислоти мала, а в результаті мутації вона заміщується на довшу бічний ланцюг, то друга мутація, яка призводить до зменшення розміру іншої бічного ланцюга. може дозволити образующемуся білку згортатися і функціонувати подібно до нормального білку. Такий випадок був виявлений серед мутантів триптофансинтетази [144]. Мутанти цього білка, у яких Gly-211 був замінений на Glu нли Туг-175- на ys, синтезували неактивні ферменти. тоді як подвійний мутант. т. е. мутант, в якому мали місце обидві ці заміни, синтезував активну триптофансинтетази. Вважають, що в більшості випадків внутрігенних супрессии відбуваються зміни у взаємодії субодиниць олігомерних білків. [C.255]
Подібно до того як амінокислоти, цукру і нуклеотиди служать будівельними блоками для білків, полісахаридів і нуклеїнових кислот. так і самі ці макромолекули в свою чергу є одиницями, з яких збираються більш складні структури. Волокна, мік-ротрубочкі, оболонки вірусів і невеликі симетричні групи субодиниць в олігомерних ферментах - все це варіанти строго впорядкованої упаковки макромолекул (яку іноді називають четвертинної структурою). Розглянемо спочатку найбільш простий випадок агрегації ідентичних білкових субодиниць. Відомо, що, хоча форма багатьох білків близька до сферичної, проте вони не зовсім симетричні. На наведених нижче малюнках це їх властивість дещо перебільшено, щоб більш чітко проілюструвати загальні принципи упаковки. [C.270]
Згортання піруваткінази забезпечується L-валіном. Вплив амінокислоти ь-валіну на ренатурації піруваткінази [466f дріжджів і треоніндезамінази Е. oli [468] ілюструє дві різні функції. які можуть виконувати ліганди в процесі утворення активних олігомерних білків. Піруваткіназа [467] - его тетрамерний фермент. побудований з чотирьох ідентичних субодиниць. кожна з яких містить одну молекулу невалентних пов'язаного L-валіну. Субодиниці диссоциируют і розгортаються при дії 6 М гідрохлориду гуанідину. При дотриманні в ренатурірующей середовищі L-валін служить специфічним ініціатором процесу повторного згортання. Він індукує ренатурації з константою швидкості псевдопервого порядку по відношенню до мономеру, а це означає, що L-валін впливає на згортання мономерной форми в її нативную конформацию і що завершальним процесом є спонтанне утворення тетрамерную ферменту. ь-Валін залишається складовою частиною всієї структури молекули нативного білка [466]. [C.191]
Під четвертичной структурою мають на увазі спосіб укладання в просторі окремих поліпептидних ланцюгів. обладаюгціх однаковою (або різною) первинної, вторинної або третинної структурою. і формування єдиного в структурному і функціональному відносинах макромолекулярному-го освіти. Багато функціональні білки складаються з декількох поліпептидних ланцюгів. з'єднання не главновалентнимі зв'язками, а нековалентними (аналогічними тим, які забезпечують стабільність третинної структури). Кожна окремо взята поліпептидний ланцюг. що отримала назву протомеров, мономера або субодиниці, чагце за все не володіє біологічною активністю. Цю здатність білок набуває при певному способі просторового об'єднання входягціх в його склад протомеров, тобто виникає нова якість, не властиве мономірним білку. Утворену молекулу прийнято називати олігомером (або мультимера). Олігомерні білки чагце побудовані з парного числа протомеров (від 2 до 4, рідше від 6 до 8) з однаковими або різними молекулярними масами -від декількох тисяч до сотень тисяч. Зокрема, молекула гемоглобіну складається з двох однакових а- і двох 3-поліпептидних ланцюгів. тобто являє собою тетрамер. На рис. 1.23 представлена структура молекули гемоглобіну, а на рис. 1.24 добре видно, що молекула гемоглобіну містить чотири поліпептидні ланцюги, [c.68]
Біологічні мембрани являють собою динамічну структуру. компоненти якої схильні до швидкого метаболізму. Завдяки цьому ліпвдное оточення мембранних білків має здатність відповідно до зміни умов функціонування змінювати свої фізико-хімічні властивості упаковку, мікров'язкість, латеральну рухливість компонентів в бішарі і т.д. Переважна больщінства мембранних білків функціонує в складі олігомерних ансамблів, наприклад в дихальної ланцюга мітохондрій. Транспортні білки також організують асоціати в бішарі димери (Са -АТФаза), тетрамери (Ка / К -АТФаза) або навіть більш високоорганізовані надмолекулярні комплекси. [C.316]
РНК-полімераза Е. oli вивчена найбільш докладно. Це олігомерного фермент. що складається з двох однакових а-субодиниць (мол. маса 36000), двох різних (j і Р,) - субодиниць (мол. маса відповідно 151000 і 155000), (D-субодиниці (мол. маса 11000) і а-субодиниці загальна мовляв . маса ферменту близько 390000. Вважають, що функція а-субодиниці (а-фактор) -узнаваніе певної ділянки на матриці ДНК, названого промотором, до якого приєднується РНК-полімераза. В результаті утворюється так званий відкритий комплекс ферменту з ДНК дволанцюжкова структура ДНК розкривається (плавиться). Далі на одній з ниток ДНК, як на матриці, синтези руется мРНК синтез закінчується в певній точці в кінці гена або переривається під дією особливих білків. Іншим субодиницям ферменту приписують функцію ініціації біосинтезу РНК (а-субодиницям) і основну каталітичну функцію (зв'язування субстратів і елонгація синтезу) - субодиниці. Крім того, відкрито ряд білків, які беруть участь в механізмі синтезу РНК в клітині. зокрема, досліджується природа репрессорних білків і білка-термінатора (р-фактора). Останній має здатність оборотно зв'язуватися з термінують ділянками ДНК (так звані стоп-сигнали транскрипції), вимикаючи дію РНК-іолімерази. При відсутності цього білка утворюються виключно довгі ланцюги РНК. [C.489]
Білки, які мають четвертинних структуру. часто називають олігомерними. Розрізняють гомомерние і гетеромерного білки. До гомомерним відносяться білки, у яких все субодиниці мають однакову будову. Як приклад можна привести білок каталазу, що складається з чотирьох абсолютно рівноцінних субодиниць. У гетеромерного білків окремі субодиниці не тільки відрізняються за будовою, але і можуть виконувати різні функції. Наприклад, білок РНК-полімераза складається з п'яти субодиниць різної будови і з неоднаковими функціями. [C.40]