Меклер Л.Б., Идлис Р.Г.
Москва 1981
Заключение
Итак, мы видим, что модели трехмерных молекул белка-репрессора
cro фага l и лизоцима белка куриного яйца, построенные согласно коду А – А, соответствуют функциям [98–100] и строению [76, 82] этих белков, описанным в литературе. Сказанное справедливо и в отношении моделей инсулина, миоглобина и панкреатической рибонуклеазы S. Поскольку такая корреляция не может быть случайной, можно полагать, что это обстоятельство свидетельствует о том, что данный код отвечает реальности, а метод его применения, описанный в данной статье, в общем, позволяют отроить удовлетворительные модели трехмерных молекул биологических полипептидов и их комплексов с соответствующими полинуклеотидами. Поскольку согласно данному коду удалось построить удовлетворительные модели трехмерных молекул столь различных по функциям и положению на эволюционном древе белков, как белок-репрессор cro бактериофага, лизоцим курицы, миоглобин кашалота, инсулин свиньи и рибонуклеаза крупного рогатого скота, можно полагать, что код А – А в той же мере универсален, как и генетический код трансляции.Построение моделей трехмерных молекул упомянутых белков согласно коду А – А позволило обнаружить ряд интересных особенностей, по-видимому, свойственных и другим белкам, но ранее неизвестных. К их числу относятся следующие.
Трехмерные молекулы биологических полипептидов строятся непосредственно по мере их синтеза полирибосомами с латентным
периодом порядка 5–7 аминокислотных остатков. Синтезирующаяся полипептидная цепь вьется сама вокруг себя, образуя спирали, шаг которых обычно ступенчато возрастает. Однако наблюдаются случаи, когда за спиралью большого шага следует спираль несколько меньшего шага. Спирали образуются как следствие специфического связывания, друг с другом аминокислотных остатков полипептидной цепи, определяемого данным кодом. Для стабилизации спиральной структуры достаточно, чтобы А – А связи возникали не реже, чем через каждые 5–7 аминокислотных остатков. Тем самым обеспечивается и однозначность порядка формирования спиралей. Наблюдаются, однако, отдельные случаи, когда однозначность сохраняется и при расстоянии между соседними А – А связями порядка 8–10 аминокислотных остатков. А – А связи могут возникать и между аминокислотными остатками параллельно идущих полипептидных цепей, и между аминокислотными остатками данного сегмента цепи. В первом случае они направлены параллельно оси спирали, во втором – перпендикулярно.После прохождения половины – двух третей пути направление движения полипептидной цепи изменяется на противоположное, и она возвращается к
NH2-концу. На определенной части этого пути растущая полипептидная цепь движется подобно застежке-молнии, разрушая ранее возникшие А – А связи и формируя новые то c левой, то с правой соседней цепью.Трехмерные молекулы полипептидов строятся в соответствии с принципом, названным принципом связности вертикальных рядов
аминокислотных остатков. Значение данной особенности остается неясным. Вызван ли данный феномен кристаллизацией в вертикальных рядах спиралей подобных по стерической структуре аминокислотных остатков, предстоит выяснять. Неясно также, какое точно функциональное значение может иметь такой порядок расположения аминокислотных остатков.В составе трехмерной молекулы биологических полипептидов, по-видимому, образуются три типа структур, каждая из которых выполняет функцию, свойственную именно ей.
1 – опорная структура – остов молекулы. 2 – однонитчатые петли, состоящие из 5–7 аминокислотных остатков, из которых минимум один образует А – А связь с другой (другими) аминокислотными остатками данной молекулы белка. Аминокислотные остатки каждой такой петли представляют собой антигенный детерминант молекулы. 3 – двуспиральные петли, полипептидные цепи которых могут скользить друг относительно друга, образуя при этом новую систему А – А, а часто и S–S связей. Эти движения, по-видимому, и представляют собой конформационные переходы, многократно наблюдавшиеся, в результате которых и реализуются свойственные данной молекуле функции – ферментативные, гормональные и другие.Каждый домен трехмерной молекулы полипептида завершается антигенным детерминантом, а часто и дисульфидным мостиком, стабилизирующим структуру молекулы, нарушенную изменением шага спирали или появлением однонитчатого участка. Один из аминокислотных остатков каждого антигенного детерминанта образует А – А связь с каким-либо другим аминокислотным остатком данной молекулы. Можно полагать, что разрыв этой связи и является тем сигналом, который передается антигенным детерминантом – органом чувств молекулы – при его специфическом контакте с тем или иным компонентом внешней для данной молекулы среды.
Возможность локального, закономерного в обратимого сдвига одних спиралей молекулы относительно других при сохранении целостности остова молекулы, конечное положение которого стабилизируется возникновением новых S
–S мостиков вместо ранее разрушенных, характерна для всех белков, модели которых были построены. Можно полагать, что достигаемая таким образом стабилизация конфигураций молекулы биологического полипептида, являющихся термодинамически и (или) кинетически нестабильными, должна иметь важное значение для возникновения у биологических полипептидов функций ферментов или гормонов.Обнаруженные особенности биологических полипептидов позволяют утверждать, что биологические полипептиды – белки
– действительно, построены и работают по принципу молекулярных машин, как это ранее обосновано теоретически [73, 110]. Однако конкретные механизмы работы этих машин, обнаружившиеся в результате построения моделей трехмерных молекул биологических полипептидов согласно давнему коду, – тема другой статьи.Пользуемся случаем выразить искреннюю признательность проф. Л.А.Блюменфельду за многолетний интерес и поддержку теоретических исследований, результаты которых изложены в данной статье, ценную и конструктивную критику.
Москва 1981
Титульный лист | Физико-химическая биология | Меклер
