Олігомерні білки - енциклопедія лікаря
1. Багато білки мають в своєму складі кілька поліпептидних ланцюгів. Такі білки називають олігомерними, а окремі ланцюги - протомеров.
Протомери в олігомерного білку з'єднані безліччю слабких, нековалентних зв'язків (гідрофобних, іонних, водневих).
Взаємодія протомеров здійснюється завдяки комплементарності їх контактуючих поверхонь.
Кількість протомеров в білках може сильно варіювати: гемоглобін містить 4 протомеров, фермент аспартаттранскарбамоілаза - 12 протомеров, в білок вірусу тютюнової мозаїки входить 2120 протомеров, з'єднаних нековалентними зв'язками. Отже, білки з четвертинної структурою можуть мати дуже велику молекулярну масу.
2. Взаємодія одного протомеров з іншими можна розглядати як окремий випадок взаємодії білка з лігандом. Кожен протомеров служить лігандом для інших протомеров.
3. Кількість і порядок з'єднання протомеровв білку називається четвертинної структурою.
ОСОБЕННОСТІСТРОЕНІЯІФУНКЦІОНІРОВАНІЯОЛІГОМЕРНИХБЕЛКОВ
1.Олігомерние білки можуть містити різну кількість протомеров (наприклад, димери, тетра-заходи, гексамери і т. Д.).
2. До складу олігомерних білків можуть входити однакові або різні протомери, наприклад го-модімери - білки містять 2 однакових протомеров, гетеродімери - білки, що містять 2 різних протомеров.
3. Різні за структурою протомери можуть пов'язувати різні ліганди.
4. Взаємодія одного протомеров зі специфічним лігандом викликає конформаційні зміни всього олігомерного білка і змінює спорідненість інших протомеров до лигандам. Це явище носить назву кооперативних змін конформації протомеров.
5. У олігомерних білків з'являється нове в порівнянні з одноланцюжковий білками властивість - здатність до аллостерічеськой регуляції їх функцій.
Гемоглобін - олігомерного білок, функція якого регулюється різними лігандами.
1.Гемоглобін (нь) - складний олігомерного білок, що міститься в еритроцитах. Він складається з 4 протомеров, з'єднаних нековалентними зв'язками.
2. нь - білок, споріднений міоглобіну. Вторинна і третинна структури міоглобіну і протомеров нь дуже схожі, незважаючи на те що в первинній структурі поліпептидних ланцюгів ідентичні тільки 24 амінокислотних залишку (кожен протомеров містить 8 ос-спіралей, що позначаються буквами від А до Н).
Отже, білки, значно різняться за амінокислотною послідовністю, можуть набувати подібні просторові структури.
3. Кожен протомеров нь в білку пов'язаний з небелковой частиною - гемом і 3 іншими протомеров.
4. З'єднання білкової частини нь з гемом аналогічно такому в міоглобіну: гідрофобні частини гема оточені гідрофобними радикалами амінокислот, за винятком Гіс F8 і Гіс Е7, які розташовані по обидва боки від площини гема і грають важливу роль в зв'язуванні гемоглобіну з 02.
Гемоглобін А - тетрамер: (2а2р). Становить близько 98% гемоглобіну еритроцитів дорослої людини.
Гемоглобін А2 - тетрамер (2А28). Його вміст у еритроцитах дорослої людини дорівнює 2%.
Гемоглобін ембріональний - тетрамер (2а2е). Виявляється на ранніх етапах розвитку плода.
Гемоглобін F- тетрамер (2ос2у). Приходить на зміну раннього гемоглобіну плода на 6-му місяці розвитку.
Таким чином, всі типи гемоглобіну містять однакову ос-ланцюг і розрізняються по другій ланцюга. Основна функція гемоглобіну - транспорт 02 ізлегкіх в тканини. Структура гемоглобіну забезпечує:
1) швидке насичення гемоглобіну киснем в легенях;
Мал. 1.16. Зміна конформації протомеров
гемоглобіну при з'єднанні з 02.
2) здатність нь віддавати 02 в капілярах тканин при відносно високому парціальному тиску 02 (20-40 мм рт. Ст.);
3) можливість регуляції спорідненості НЬ до 02. що відрізняє його від близького за структурою, але мономерного білка - міоглобіну.
Кооперативні зміни конформації протомой-рів нь прискорюють навантаження білка 02 в легких і розвантаження в тканинах.
Мал. 1.17. Зв'язування 02 і СО з гемом нь
1.02 зв'язується з протомеров нь через Fe 2+. який з'єднаний з 4 атомами азоту піррольних кілець гема і утворює одну координаційну зв'язок з Гіс F8 білкової частини протомеров (рис. 1.16).
2. У дезоксігемоглобіне завдяки цьому зв'язку атом Fe 2+ виступає з площини гема в напрямку Гіс F8. Зв'язування 02 з залишилася вільної координаційної зв'язком Fe 2+ відбувається по інший бік площини гема в області Гіс Е7.
3. Гіс Е7 не взаємодіє з 02. але забезпечує оптимальні умови для його зв'язування (рис. 1.17).
Мал. 1.18. Взаємодія гемоглобіну з 02.
4. Приєднання 02 до атому Fe 2+ одного протомеров викликає його переміщення в площину гема, переміщення залишку Гіс F8, пов'язаного з ним, і зміна конформації цієї та пов'язаних з нею інших поліпептидних ланцюгів.
5. Зміна конформації полегшує взаємодію наступного протомеров з 02. що знову викликає кооперативні зміни конформації протомеров і прискорення зв'язування з черговою молекулою 02.
Четверта молекула 02 приєднується до гемоглобіну в 300 разів легше, ніж перша молекула (рис. 1.18).
У тканинах кожна наступна молекула 02 отщепляется легше, ніж попередня, також за рахунок кооперативних змін конформації протомеров.
Роль Гіс YO7 в функціонуванні гемоглобіну
Гему властиво високу спорідненість до СО, його зв'язування з вільним гемом відбувається приблизно в 25 000 разів сильніше, ніж зв'язування 02.
У складі гемоглобіну спорідненість СО до гему перевищує спорідненість до 02 всього в 200 раз.
Гіс Е7 створює оптимальні умови для зв'язування 02 з гемом і послаблює взаємодію гема з СО (див. Рис. 1.17).
Бісфосфогліцерат в капілярах тканин, зв'язуючись з дезоксигемоглобином, полегшує діссоціацію02 з оксигенированной нь.
1.В центрі тетрамерной молекули гемоглобіну знаходиться порожнина. Її утворюють амінокислотні залишки всіх 4 протомеров (рис. 1.19).
2. У молекулі дезоксигемоглобина в порівнянні з оксигемоглобіном є додаткові іонні зв'язку, що з'єднують протомери. Внаслідок цього розміри центральної порожнини змінюються: збільшуються в дезоксігемоглобіне і зменшуються в оксигемоглобін.
3. Центральна порожнину є місцем приєднання 2,3-бісфосфогліцерата (2,3-БФГ) до гемоглобіну. Через відмінності в розмірах центральної порожнини 2,3-БФГ може приєднуватися тільки до дезоксігемоглобіну.
Мал. 1.19. Центральна порожнину в гемоглобіні.
4. 2,3-БФГ приєднується до гемоглобіну в іншому в порівнянні з 02 ділянці. Такий ліганд називається аллостерическим. Центр, де зв'язується аллостерічеський ліганд, називається аллостерическим центром.
2,3-Бісфосфогліцерат - речовина, що синтезується в еритроцитах з проміжного продукту окислення глюкози - 1,3-бісфосфогліцерата.
У нормальних умовах БФГ присутній в досить високих концентраціях в еритроцитах і його сумарна концентрація (БФГ + НЬБФГ) при циркуляції крові з легких в тканини і назад не змінюється. Кількість БФГ в еритроцитах може збільшуватися при нестачі 02 в тканинах.
5. 2,3-БФГ має сильний негативний заряд і взаємодіє з 5 позитивно зарядженими групами 2 (3-ланцюгів: а-аміногрупою валіну на N-кінці (3-ланцюгів, Ліз82 і Гіс14 з (рис. 1.20).
В результаті взаємодії 2,3-БФГ з дезок-сігемоглобіном утворюється 5 додаткових іонних зв'язків, що знижує спорідненість гемоглобіну до 02.
Мал. 1.20. БФГ в центральній порожнини дезоксигемоглобина. БФГ
зв'язується з 3 позитивно зараженими групами в кожній b-ланцюга.
6. У легких при високому парціальному тиску кисень взаємодіє з нь, змінюється конформація білка, зменшується центральна порожнина і відбувається витіснення 2,3-БФГ.
С02 і Н +. утворюються при катаболізмі органічних речовин, зменшують спорідненість гемоглобіну до 02 пропорційно їх концентрації.
Освіта в тканинах продуктів катаболізму органічних речовин
Окислення органічних речовин відбувається в мітохондріях клітин з використанням 02. доставляється гемоглобіном з легких.
В результаті окислення речовин утворюються основні кінцеві продукти розпаду: С02 і Н2 0, кількість яких пропорційно інтенсивності процесів окислення.
1. З 02 в еритроцитах під дією ферменту карбангідрази перетворюється у вугільну кислоту, яка дисоціює на протон і іон бікарбонату:
2. Н + здатні приєднуватися до радикалам Гіс14 б в а- і (3-ланцюгах гемоглобіну, тобто в ділянках, віддалених від гема. Протонуванням гемоглобіну знижує його спорідненість до 02 і збільшує надходження 02 в тканини.
3. Збільшення звільнення 02 гемоглобіном в залежності від концентрації Н + називається е ффект Бора (по імені датського фізіолога Християна Бора, що вперше відкрив цей ефект). 4. У легких зв'язування 02 з дезоксигемоглобином призводить до зменшення спорідненості гемоглобіну до Н +. Під дією карбангідрази в еритроцитах звільнилися протони взаємодіють з бікарбонатами з утворенням С02.
Утворився С02 надходить в альвеолярне простір і видаляється з повітрям, що видихається. Таким чином, кількість який звільняли гемоглобіном 02 в тканинах регулюється продуктами катаболізму органічних речовин: чим інтенсивніше розпад речовин і вище концентрація С02 і Н +. тим більше 02 отримують тканини за рахунок впливу цих лігандів на гемоглобін і зниження його спорідненості до 02.
Резюме. Олігомерні білки володіють новими в порівнянні з мономірними білками властивостями. Приєднання лігандів в ділянках, просторово віддалених один від одного (аллостеріче- ських), здатне викликати конформаційні зміни у всьому білку. Завдяки цьому вплив регуляторних лігандів може пристосовувати конформацию і функцію білка до змін, що відбуваються в середовищі.
Популярне:
ЛІКУВАННЯ ЖІНОЧИХ ЗАХВОРЮВАНЬ nbspnbspnbspnbspnbspnbspnbspnbsp ЛІКУВАННЯ СУГЛОБІВ nbspnbspnbspnbspnbspnbspnbspnbsp ЛІКУВАННЯ ЗУБОВ