| Главная | Семестры | Обо мне | Cайт ФББ МГУ |
Текст скрипта 1| Текст скрипта 2 | Текст скрипта 3
При укладке полипептидная цепь белка стремится принять энергетически выгодную форму,
характеризующуюся минимумом свободной энергии. Поэтому гидрофобные радикалы аминокислот
стремятся к объединению внутри глобулярной структуры растворимых в воде белков. Между ними
возникают так называемые гидрофобные взаимодействия, а также силы Ван-дер-Ваальса между
близко прилегающими друг к другу атомами. В результате внутри белковой глобулы формируется
гидрофобное ядро. Гидрофильные группы пептидного остова при формировании вторичной структуры
образуют множество водородных связей, благодаря чему исключается связывание с ними воды
и разрушение внутренней, плотной структуры белка [1].
Зная общее число аминокислотных остатков в ядре и отношение полярных остатков к неполярным,
можно предсказать форму глобулы. Глобула может быть сферической в том случае, когда она
полностью покрыта мономолекулярным слоем полярных остатков. Если число полярных остатков в
белке больше, чем необходимо для того, чтобы покрыть гидрофобное ядро гидрофильным слоем,
то глобула вытягивается в виде эллипсоида и имеет большую поверхность, чем в случае сферы.
Если превышение велико, возникают фибриллярные структуры. В случае, когда гидрофильных остатков
недостаточно и они не полностью закрывают гидрофобное ядро, гидрофобное взаимодействие между
такими открытыми участками часто приводит к агрегации белков и возникновению надмолекулярных
структур [2].
При неполном покрытии ядра гидрофильным слоем образуются своего рода гидрофобные пятна,
“лоскуты”, которые придают поверхности белка мозаичный характер, чередуясь со строго гидрофильными
участками. Такие гидрофобные выходы могут иметь функциональное значение – они формируют гидрофобные
участки зон связывания субстратов и других лигандов, участвуют в белок-белковых взаимодействиях, в
частности в стабилизации четвертичной структуры. Также крупные гидрофобные участки поверхности
белка характерны для интегральных мембранных белков [3].
В белке 4WEO были обнаружены два больших гидрофобных ядра размером 1493 атомов и 309 атомов, что составляет
около 26,04% от всего размера молекулы. Видно, что гидрофобное ядро покрыто гидрофильным слоем
не полностью, выходы ядра на поверхность белковой глобулы встречаются достаточно
часто. Вероятнее всего, эти выходы - участки контакта двух субъединиц, из которых состоит
исследуемый белок.
При исследовании плотности упаковки атомов в гидрофобном ядре было обнаружено, что с помощью
атомов в интервале 1-7 Å полностью покрыть аминокилотный остаток не удается. Однако
в достаточно большой степени покрытым он оказывается уже атомами в пределах 4-5Å.
Характерное расстояние между соседними не связанными ковалентно атомами в белке - примерно 4Å.
Может ли между соседними атомами поместиться молекула воды?
Наблюления показали, что на расстоянии
4-5Å остаток почти полностью покрывается окружающими атомами. Молекула воды должна располагаться
между атомом остатка и атомами из его окружения, следовательно, свободное расстояние между ними
должно быть не меньше диаметра молекулы воды, который составляет приблизительно 3Å.
Даже если взять значение в 5Å и предположить, что и атом остатка, и атом из окружения - атомы
кислорода, имеющего минимальный ван-дер-ваальсов радиус из предложенных, то получаем, что
свободное расстояние составляет 5Å-(1,4Å+1,4Å)=2,2Å. Данная величина меньше необходимой.
Значит, молекула воды между атомами поместиться не может.
Белки могут вступают вступать в контакт с ДНК для выполнения различных специфических функций.
Например, они могут быть ДНК-модифицирующими ферментами или связывающими белками.
К ферментам относятся метилазы, полимеразы, нуклеазы, лигазы, киназы и фосфатазы.
Метилазы катализируют метилирование нуклеотидных остатков в составе ДНК. Полимеразы добавляют
нуклеотиды к 3'-концу и учавствуют в синтезе ДНК. Нуклеазы способствуют реакциям гидролиза
нуклеиновых кислот. Лигазы катализируют образование фосфодиэфирной связи между 5'- и 3'-концами.
Полинуклеотид-киназы катализируют перенос фосфатной группы от молекулы АТФ на 5'- и 3'-концы.
Связывающие белки контактируют со специфическими областями ДНК, регулируя экспрессию
[4].
Таким образом, белки играют важную роль в функционировании ДНК.