денатурація білка

Для позначення процесу, при якому нативні властивості білка губляться, використовують термін денатурації.

ДЕНАТУРАЦІЯ- це позбавлення білка його природних, нативних властивостей, що супроводжується руйнуванням четвертинної (якщо вона була), третинної, а іноді і вторинної структури білкової молекули, яке виникає при руйнуванні дисульфідних і слабких типів зв'язків, що беруть участь в утворенні цих структур. Первинна структура при цьому зберігається, тому що вона сформована міцними ковалентними зв'язками. Руйнування первинної структури може відбутися тільки в результаті гідролізу білкової молекули тривалим кип'ятінням в розчині кислоти або лугу.

Чинники, що викликають денатурацію білків

Фактори, які викликають денатурацію білків, можна розділити на фізичні і хімічні.

фізичні фактори

1. Високі температури. Для різних білків характерна різна чутливість до теплового впливу. Частина білків піддається денатурації вже при 40-50 0 С. Такі білки називають термолабільними. Інші білки денатурують при набагато більш високих температурах, вони є термостабільними.

2. Ультрафіолетове опромінення

3. Рентгенівське і радіоактивне опромінення

5. Механічний вплив (наприклад, вібрація).

хімічні чинники

1. Концентровані кислоти і луги. Наприклад, трихлороцтової кислота (органічна), азотна кислота (неорганічна).

2. Солі важких металів (наприклад, CuSO4).

3. Органічні розчинники (етиловий спирт, ацетон)

4. Рослинні алкалоїди.

5. Сечовина в високих концентраціях

5. Інші речовини, здатні порушувати слабкі типи зв'язків в молекулах білків.

Вплив факторами денатурації застосовують для стерилізації обладнання та інструментів, а також як антисептики.

оборотність денатурації

У пробірці (in vitro) найчастіше це - незворотний процес. Якщо ж денатурований білок помістити в умови, близькі до нативним, то він може ренатуріровать, але дуже повільно, і таке явище характерне не для всіх білків.

In vivo, в організмі, можлива швидка ренатурації. Це пов'язано з виробленням в живому організмі специфічних білків, які «дізнаються» структуру денатурованого білка, приєднуються до нього за допомогою слабких типів зв'язку і створюють оптимальні умови для ренатурації. Такі специфічні білки відомі як «білки теплового шоку» або «білки стресу».

білки стресу

Існує кілька сімейств цих білків, вони відрізняються за молекулярною масою.

Наприклад, відомий білок hsp 70 - heatshock protein масою 70 kDa.

Такі білки є у всіх клітинах організму. Вони виконують також функцію траспорту поліпептидних ланцюгів через біологічні мембрани і беруть участь у формуванні третинної і четвертинної структур білкових молекул. Перераховані функції білків стресу називаються шаперон. При різних видах стресу відбувається індукція синтезу таких білків: при перегріванні організму (40-44 0 С), при вірусних захворюваннях, отруєннях солями важких металів, етанолом та ін.

Молекула білка теплового шоку складається з двох компактних глобул, з'єднаних вільної ланцюгом:

Різні білки теплового шоку мають загальний план побудови. Всі вони містять контактні домени.

Різні білки з різними функціями можуть містити однакові домени. Наприклад, різні кальцій-зв'язуючі білки мають однаковий для всіх них домен, який відповідає за зв'язування Ca +2.

Роль доменної структури полягає в тому, що вона надає білку великі можливості для виконання своєї функції завдяки переміщенням одного домену по відношенню до іншого. Ділянки з'єднання двох доменів - найслабше в структурному відношенні місце в молекулі таких білків. Саме тут найчастіше відбувається гідроліз зв'язків, і білок руйнується.