Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow Биоорганическая химия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Четвертичная структура белковой молекулы.

Белки, состоящие из нескольких полипептидных цепей (субъединиц), соединенных нековалентными связями, характеризуются четвертичной структурой.

Четвертичная структура — это надмолекулярная организация, которая характеризуется способом укладки отдельных субъединиц, или протомеров, обладающих одинаковыми или разными первичными, вторичными и третичными уровнями структурной организации, в функционально активный комплекс («ансамбль»). Белки с четвертичной структурой называют олигомерными, муль- тимерными или субъединичными комплексами. Состав и стехиометрия таких белков характеризуются постоянством. Строгое объединение субъединиц происходит благодаря наличию на их поверхности комплементарных участков для «узнавания» друг друга.

В природе чаще встречаются ди-, тетра- и гексамеры, хотя известны и олигомеры с большим числом субъединиц. Так, фермент гексокиназа представляет собой димер, гемоглобин и фермент лактатдегидрогеназа — тетрамеры, а фермент глутаминсинтетаза содержит 12 субъединиц. Гомогенные олигомеры состоят из одинаковых субъединиц, а гетерогенные олигомеры из разных.

Стабильность четвертичной структуры поддерживается за счет электростатических, водородных связей и гидрофобных взаимодействий между боковыми цепями, расположенными близко к поверхности каждого протомера.

Наиболее полно изучена четвертичная структура гемоглобина, молекула которого имеет почти правильную глобулярную форму диаметром 0,55 нм (рис. 15.10). Четыре (2а- и 2(3-) цепи гемоглобина расположены в виде тетраэдра. У каждой субъединицы в гидрофобном углублении на наружной стороне молекулы содержится гем — протопорфирин IX, в центре которого располагается ион железа (II), имеющий шесть мест связывания лигандов. Расстояние между двумя ближайшими ионами железа 0,25 нм. Каждая a-цепь тесно взаимодействует с двумя (3-цепями, в то время как между двумя а- или двумя (3-субъединицами связь незначительная.

Модель четвертичной структуры гемоглобина, состоящего из а, 0С2> Рг  Рг-цепей

Рис. 15.10. Модель четвертичной структуры гемоглобина, состоящего из аг, 0С2_> Рг и Рг-цепей

Для многих белков с четвертичной структурой характерно свойство коопера- тивности, связанное с явлением аллостеризма. Суть кооперативности заключается в том, что субъединицы связаны между собой и белки обладают конформаци- онной лабильностью. Первоначальное связывание лиганда с одной субъединицей вызывает изменение конформации последующих субъединиц и всей молекулы белка.

Конформационные изменения, произошедшие в других субъединицах, облегчают связывание следующего лиганда, что вызывает новые конформационные изменения в белке и ускорение присоединения очередного лиганда и т.д.

В случае гемоглобина первая связанная с гемом первой субъединицы молекула кислорода облегчает связывание второй молекулы О2 с гемом второй субъединицы, что в свою очередь облегчает связывание третьей молекулы О2 с гемом третьей субъединицы, а это в 300 раз облегчает связывание четвертой молекулы О2 с гемом четвертой субъединицы по сравнению с первой. Отдача кислорода осуществляется в обратном направлении. Это позволяет организму человека существовать определенное время (3-5 мин) без кислорода.

Молекула гемоглобина способна воспринимать «информацию» из окружающей среды и, как следствие, изменять сродство к кислороду. Протоны, диоксид углерода, дифосфоглицерат, присоединяясь к гемоглобину в местах, достаточно удаленных от мест связывания кислорода (гем), ослабляют его способность связывать кислород. Белки, сродство которых к функционально необходимому веществу (субстрату) регулируется присоединением различных эффекторов в других местах молекулы белка (не задействованных в связывании субстрата), называются аллостерическими.

Таким образом, белки — это не жесткие, а конформационно подвижные структуры. Конформационная подвижность может не только затрагивать отдельные а-связи и домены, но и приводить к конформационным перестройкам всей молекулы.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>