Стр. 31 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы
Устойчивость к денатурирующим агентам в большой мере зависит от наличия
дисульфидных связей в молекуле белка. В ингибиторе трипсина (панкреатический
белок) есть три S — S-связи. Если их восстановить, то происходит денатурация
без других денатурирующих воздействий. Если затем белок поместить в окисли­
тельные условия, в которых происходит окисление SH-групп цистеина и образо­
вание дисульфидных связей, то исходная конформация восстанавливается. Даже
единственная дисульфидная связь существенно повышает стабильность простран­
ственной структуры.
Денатурация обычно сопровождается снижением растворимости белка; при
этом часто образуется осадок «свернувшегося белка», а если концентрация белков
в растворе достаточно велика, то «свертывается» вся масса раствора, как это про­
исходит при варке куриного яйца. При денатурации утрачивается биологическая
активность белков. На этом основано применение водного раствора фенола (кар­
боловая кислота) в качестве антисептика.
Лабильность пространственной структуры белков и большая вероятность их
денатурации при разнообразных воздействиях создают значительные затрудне­
ния при выделении и изучении белков, а также при их использовании в медицине
и промышленности.
В определенных условиях при медленном охлаждении раствора денатуриро­
ванного нагреванием белка происходит ренативация — восстановление исходной
(нативной) конформации (см. рис. 1.20,
4).
Это подтверждает, что характер уклад­
ки пептидной цепи определяется первичной структурой белка. Процесс образо­
вания нативной конформации белка самопроизвольный, т. е. эта конформация
отвечает минимуму свободной энергии молекулы. Можно сказать, что простран­
ственная структура белка закодирована в аминокислотной последовательности
пептидных цепей. Это означает, что все идентичные по чередованию аминокис­
лот полипептиды (например, пептидные цепи миоглобина) будут принимать иден­
тичную же конформацию. Однако из этого правила есть исключения. Капсид (обо­
лочка) вируса кустистости томатов содержит белок, построенный из субъединиц
А, В и С; первичная структура этих субъединиц идентична, а конформация различ­
на. Известны идентичные олигопептидные последовательности (около 5 аминокис­
лотных остатков), которые в одних белках образуют а-спирали, в других — [3-струк­
туры. Таким образом, нативная конформация каждого участка пептидной цепи за­
висит не только от его первичной структуры, но и от ближайшего окружения.
Белки, имеющие одинаковую или почти одинаковую конформацию, могут су­
щественно различаться по первичной структуре. Например, миоглобин, а-прото-
меры и (i-протомеры гемоглобина имеют почти одинаковую конформацию (см.
рис. 1.9), но их первичная структура заметно различается: примерно в 70 % пози­
ций аминокислоты не совпадают. Однако в таких случаях несовпадающие амино­
кислоты, как правило, сходны по физико-химическим свойствам боковых цепей.
Денатурация и ренативация белков
in vivo
Денатурация белков с небольшой скоростью происходит и в живой клетке. Ре­
нативация денатурированных белков в условиях клетки затруднена вследствие
высокой концентрации белков: денатурированные молекулы обнажившимися