Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Филиппович Ю.Б. - Основы Биохимии

.pdf
Скачиваний:
1724
Добавлен:
11.02.2015
Размер:
26.49 Mб
Скачать

tлн-асн

 

 

 

 

 

 

 

/4

S \6

7

8

9

 

 

 

 

И:Jt 3

uие-про-лей-rли (NH2)

 

 

 

, 2

I /

 

 

 

 

 

 

 

тир-Цие

 

 

 

 

 

 

 

окситоuин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rлн-8СН

 

 

 

 

 

 

/4

 

5\6

7

8

9

 

 

 

фен 3

 

цис-про-арr-rли (NH2)

 

 

'2

 

1/

 

 

 

 

 

 

тир-Цие

 

 

 

 

 

 

Вазопресеин

 

 

 

 

 

диокси­

 

 

 

..",вал........

 

ала-три'

лей

 

 

 

 

 

 

про

арн

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ма

 

D-Фен

 

лей

оКеи----цис

I

 

 

 

 

I

 

"

про

'D-тpe

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

лей

 

D-фен

 

Фаллоидин

 

 

\

 

i

 

 

 

 

 

 

арн

про

 

 

 

 

 

 

 

"-вал"

 

 

 

 

 

 

Грамицидин S

 

I

2

3

 

1

2

3

4

S

Пиparлу-rие-рРО (NH2)

Тир-rли-rли-фен-мет

 

Тиролиберин

 

 

Мет-энкефалин

 

фен

8Сн1 6 ")-фен

 

 

I

\

 

 

ЛИ) 4

81'рИ

1

2

I

,

Аnа-rли-цис 3

9 J1И3

 

 

\

I

 

 

цне 12 11

10 1JIC

'-...сер-"""

фен.........

вал

........про

 

I

 

\.

фен

 

про

~

 

t

про

 

ала

,

 

I

npo

 

фен

'Фен/

Соматос:та1ИН Антамаюш

Пироrпу-nиpor.nyтaминоВ8Jl

кислота,

Cf"l-СНz

о=а/; ~H-COOH

,/

N"

Рис. 22. Биолоrичссхи акТИ1IJlЫС псптиды

Расшифровку сокpawеRИII СМ.-. fa~. 4. Цифры ОКОЛО 118З88IIRII амиНОМСЛОfllhV( оСТатков оllозиа.вют l1li местоПОложение

вмолекуле, СЧRТU от N-конца J( С-концу пептида. СтрелI:И начиваЮ1!;А ОТ ВМRНОJ:RСЛОТ. участвующих в oIIpaзoвавии пептндной свJr.lи СООН-группами. Соседине остапи цистениа в ЦИJ:ЛaX связаны дисульфиднымII мостиками. tpyпna NИz. :Ja![JIюченная

вCIобхи, обозначает амидную группу. Подразумевается, что аминокислотные остатки соединенw пenтидвымlluэямR.. ОксumnЦИll

н ВОЗonpt'Ccuн-гормоны Э8дIIей доли mпофиза. ПостynaJI в кровь, первый НЗ ннх стимулирует сокращение мышечных волоко". расположенных вокруг альвеол моло'ПIЫX .еле1 н мышц матки, второй-дсiicтвyeт главRыM образом на гладкие МЫШ!lЫ

кровеносных сосудов н участвует в реГУЛJЩИн водного баланса организма иа уровне почек. ф.....оuдuн-ядоВитое начало

мухомора, вызывающее в ничтоJl<llЬ!Х концентрациях mбель организма вследствие ВЫХОди ферментов н К+ нз клеток; СВIIЗЬ между

остапами цистеива н триптофана в молекуле фаллоидина обраэоаана за счет взаимодсЙСТ8И11 сульфrв.цpИJlloноlI группы и l!Ир'

РоJll,иоrо кольца их радикал08. l]>а.мlUjUд",,-антибиотИIt, деllствующиll на многне грамПОлО]J[JIТeJI..... liаКтерИII (пневмокок"и,

стрептокопи, стафилококки и др.), нзменяет прониnaeмасть биолоmчеCJ:IIХ мембран для RИзкомолехулllpllЫX соединений и ВЫЗЫ­

вает mбель клеток. 1UролuбеplШ-rормон, синтезирующиilс. в гипоталамусе и обеспечиваЮIIUIЙ 8ысво6oot(дcние (отсюда его

друтое В8З8&lIие-рилизииг-<!Jактор), а ВОЭМО]J[llО, усиление биосинтеза в гипофизе дpyгoro гормона-тиротропина, который.

вСВОЮ очередь, контролирует деательность 1ЦRТ0видиоll железы в образование в ней гормона-тирокснва; УКвэaннaJI иерархии

pery~ бвOCIПiТeэа гормоиов lIВЛается IIPI<ИМ примером учаcтu пептвдов в peryлllUltИ обмена мществ. Мtlт-эикeфamш­

пентапетвд, возИИltаюllDdl в нервной лани н ....ОНIIЮIIDdI (оспаБЛIIЮIIUIЙ) БОЛCllwе ошущениа. Он связываетса с рецецторами, ка

котОрые 80здеllcтtуют наРltOтиm, наnpимер морфии, и представляет собой ЭlIдоrеввое вещество психотроnноrо Jteiicтви•.

Co..tUmIoc_-пеlТТJJд, тормозlIIШIII ОCllоБD>I(ДCяие из передиеll доли mпофиэа синтезируемого там ropмон& роста-сомато,

трапного гормона. Анmaманuд-цикличecJtИij декапептид, образующий с Na+. СаН и некоторыми другими катионами комплексы,

которые JlВляются npообразами структур, ответственны" за переиас ионов через биологические мембранм

50

I

О том, что белковые молекулы построены именно тажим образом, свиде­

тельствуют следующие факты:

1. В пативных белках удается обнаружить очень небольшое число свобод­

ных NH2_ и СООН-групп, так как концевые аминокислоты составляют нич­

тожную долю огромной полипептидной цепи беЛI\а.

2. Пригидролизе белков идет посгепеmюевысвобождениеNH2 _и СООН-групп

встрогомсоотношении 1: 1, т. е.происходитраспадпеmидных-СО-NН-связей. 3. При взаимодействии биурета H2 N-CO-NH-CO-NH2 с растворами

щелочи и медного купороса развивается сине-фиолетовое окрашивание (реак­ ция на наличие -СО-NН-связей); все белки дают яркую биуретовую реак­

цИЮ, Т. е. в их молекулах действительно есть большое число пептидных связей. 4. Полипептидная природа ряда белков доказана химическим синтезом.

5. При рентгеносгруктурном анализе строения белков удается наблюдать

непрерьmную полипептидную цепь с характерныIM для .исследуемого белка

расположением в ней аминокислотных остатков.

6. Методы, используемые для определения чередования аминокислотных осгаТков в белках (см. ниже), однозначно свидетельсгвуют о последователь­ ном (в ряде случаев-выборочном, селективном) расщеплении пептидных связей в составе именно полипептидных цепей.

Характерной особенностью сгроения полипептидной цепи является то, что

атомы С и N в ее хребте, составленном из монотонно повторяющих­ ся-СО-СН-NН-фрагментов, располагаются приблизительно в одной плос-

I

косги, В то время как атомы и радикалы >СНR-группировок направленыI

к этой плоскости под углом 109028'. При этом в соседних аминоIшслотныIx

остатках расположение атомов Н и радикалов противоположно. Сказанное

яClIо из рассмотрения рис. 23, А и сгруктуры фрагмента полипеmидной цепи молекулы инсулина (см. с. 54).

Другая особенность строения полипептидной цепи заключается в особом

характере -СО-NН-связи. Расстояние между атомами С и N в пептидной связи 0,1325 нм, т. е. меньше нормального расстояния между a.-углеродныIM

атомом и атомом N той же цепи, равного 0,146 нм. Вместе с тем оно превышает расстояние между атомами С и N, соединенными двойной связью

(0,127 нм). Таким образом, связь С и N в -СО-NН-группировке может

рассматриваться как промежуточная между простой и двойной вследствие

сопряжения 1t-электронов карбонильной группы со свободными электронами

атома азота. Это определенным образом сказывается на свойствах полипеп­

тидов и белков: по месту пептидных связей легко осуществляется таутомерная

перегруппировка, прйводящая к образованию енольной формы пептидной

связи, отличающейся повышенной реакционной способностью:

H2N-СН-СО-NН-СН-СООН+::tН2N-СИ-С= N-CН-COOH

I

I

I

I

I

R'

Rn

R'

ОН·

R"

Третья своеобразная черта строения пептидной связи состоит в том, что все

"&ходящие в ее состав атомы располагаются в одной плоскости (рис. 23, В):

такая конфшурация называется планарной (плоской) и поддерживается дело­ t<ализациеЙ электронной плотности двойной связи карбонильной группы на

Связь между углеродом и азотом (рис. 23, Б).

Наконец, четвертое свойство полипептидной цепи заключается в том, что

ее остов, построенный ·из -NН-СН-СО-фрагментов, окружен разнообраэ-

I

нымя по своей химической природе боковыми цепями, что можно видеть при

рассмотрении структуры фрагмента молеJ<УЛЫ инсулина (см. с. 5$.

Боковые цепи функционально многолики. Они представлены (см. табл. 4

и рис. 18) жирными (ала, вал, лей, ил,?), ароматическими (фен) и гетероцикличе­ скими (про, три, гuc) радикалами. Многие из них несут свободные аминные (лиз, аре), карбоксильные (асn иглу), mДРоксильные и фенолъные (сер, тре, тир), тиольные (цис), амидные (асн, глн) и другие функциональные группы. Взаимодействуя с окружающими молекулами растворителя (вода), свободные

NH2 _ и СООН-группы ионизируются, образуя катионные и анионные центры

молекулы белка. В зависимости от их соотношения белковая молекула полу­

чает суммарный положительный или отрицательный заряд, а также характе­ ризуется тем или иным значением рН среды при достижении изоэлектрической

точки белка. Число и соотношение катионных, анионных и иных групп в неко­

торых белках приведены в табл. 7.

Таблица 7

Распределение грyшr в белках (чвсло групп В OДRoli молекуле)

 

 

 

..

..

 

 

 

 

 

 

 

O~

 

g

а

..

 

~

I",

~

 

 

....

 

I

 

 

 

~~

I

 

 

 

 

 

i

БелОК

~8

I~

~

...~

§

...

 

g;~

~~

~

~.

е-

..,

~

 

~!;

g

..

i;!~

с

"3

..

 

 

 

:3

..

.88

~

..

 

 

 

 

 

..

 

1i...

8.

 

 

8~

~i

li

ё

~~

~

:.:1:-

f!i

'"

 

 

t::

Миоглобин лошади, М=17000

]43

48

]6

2

13

20

29

О

]5

 

Пепсин, М=35000

34]

136

2]

]8

72

3

71

4

26

 

Альбумин яичный, М =46000

387

14]

24

9

52

35

84

5

37

 

Гемоглобин лошади, М=68000

541

209

63

11

59

52

89

3

55

 

Резкое преобладание в молекуле пепсина карбоксильных групп над амин­

ными требует высокой концентрации водородных ионов для перевода его

в изоэлектрическое состояние, в то время как почти равное число тех или

дрynix в молекуле миоглобина сопровождается изоэлектрической точкой,

близкой к рН нейтральной среды (см. табл. 3).

Строение радикалов оказывает большое влияние на многие другие свойст­

ва белков и особенно на пространственную конфигурацию полипептидной цепи: образующиеся солевые, эфирные, дисульфидные и другие мостики за­

крепляют относительное расположение участков цепи при формировании

третичной структуры белка (см. ниже). Радикалы также в основном определя­ ют круг химических реакций, свойственных белковым телам, и оказьmают

наряду с другими факторами существенное влияние на функциональную ак­

тивность белков.

Долгое время представления о структуре белковой молекулы ограничива­

лись признанием полипептидной цепи как ее основы без какой-либо детализа­

ции закономерностей чередования аминокислотных остатков или конфигура­

ции цепи. Лишь разработка новых методов определения последовательности

расположения остатков аминокислот в полипептИдной цепи и усовершенство­

вание рентгеноструктурного анализа белковых кристаллов позволили продви­

нуться вперед в ПОl!имании как первой (закономерности чередования амино­

кислот), так и второй (закономерности в конфигурации полипептидной цепи)

проблем.

В настоящ~е время в достаточной мере разработан вопрос о первичной,

вторичной, третичной и четвертичной структурах белковой молекулы. Пред­

ставление О четырех уровнях структуры белковой молекулы впервые выдвинуто

52

г

пn_ (nnанарные) ПetIТlWlЫе CD8, сж&дво IIp'ЩВЮЩВeCII

по а·yrперодному атому

Рис. 23. Стандартные значения межатомных расстояний (В нанометрах) и ва­

лентных углов В полипептидной цепи (А) и делокализация ~лектронной плот­

ности по пептидному звену (Б), приводящая к стабилизации его плоской

конфигурации (В и I)

53

фptШUЮII' """'.....-.....ljI!U< _

Ш<t1N"'" (1 - II-Q """'''''''''<.WIIIIНW

",, __

 

z

НС-СН

 

I

'1

\\

 

Н-С- щ- С

'си

I . =_(1)

I

\,

СН=СН

 

со

 

 

 

I

 

 

Н С

 

 

t

 

 

З

 

 

 

)СН-С-Н

НаС Jю

0CТmI8

- (2)

I

 

 

 

 

Ocn_

 

I

#10

 

 

н-с-щ-с

 

8Cl8p1n8(3)

 

 

 

I

'NНz

 

 

 

 

 

 

со

 

 

 

 

I

 

 

О"

 

 

 

 

I

 

 

~

с-щ-щ-с -Н

ocmaк

 

 

J:o

 

 

.~(4)

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

Н-С-Щ-С:=СН,

 

 

 

I

I

 

 

со

N=CН/

 

 

 

I

 

 

нзс,

 

 

,

 

 

 

CH-СНz-С-И

 

 

не./'

I

 

 

 

3

со

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

Ост.....

 

н- С- йlz- s- ..... .

. - (7)

 

I

 

 

со

I

I

н-с-н

I

со

I

"

~H-C-CIЦ)H

_ (9)

I

 

 

со

I

Линдерстром-Лангом, исходя из методических соображений. Естественно, что

все перечисленные уровни структуры сосуществуют в белковой молекуле и их уникальное сочетание в каждом конкретном случае определяет общее строение белковой частицы.

Первичнаи структура беЛХ8. Под первичной структурой белка понимают

последовательность в расположении а~окислотных остатков в одной или

нескольких полипептидных цепях, составляющих молекулу белка. Зная пер­

вичную структуру белка, можно написать его полную химическую формулу.

54

Схема 1. Последовательность операций при установлении

первичной структуры белка

Белок

Раскрытие дисульфидных

мостиков оки~леиием б~лка

 

 

1

 

 

 

 

 

 

надмуравьинои кислотои

 

 

Денатурированный белок

 

 

 

 

 

 

селективный гидролиз в присутствии

 

 

 

ферментов или избирательная деструкцИJI

 

 

 

при помощи химичесIOЦ методов

 

 

Смесь пеlnтидоВ

 

 

 

 

 

 

Фракционирование методом

 

 

 

высоковольтного электрофореза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кислые

Основные

Нейтральные

пептиды

пептиды

пептиды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Субфраl[ЦИОНИРОВ8ние методами

 

 

 

электрОфор.за и хроматографии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Индивидуальные пептиды

 

 

 

 

 

 

0пределеииепоследовательности

 

 

 

аминокислотных остатков

 

 

 

18 каждом пеnтиде

 

 

 

Первичн8Я tтpyJtTypa двух полных наборов

индивидуальных пептидов

Воссоздание первичиой

структуры белка

1

Первичная ctpynypa белка

Учитывая, что в составе белковой молекулы содержится как минимум несколЬ:­

ко десятков аминокислотных остатков, определение местоположения каждого

из них составляет вееьма сложную задачу. Ее решение может быть достигнуто

в результате осушествления ряда операций, приведенных на схеме 1.

Раскрыте дисульфидных связей в молекуле белка (схема 1) необходимо,

е одной стороны, для обеспечения последующего этапа фрагментирования полипептидной цепи белка и, с другой-для превращения всех остатков цис

. в белке в остатки цистеиновой ICЙслоты, не разрушающейся при дальнейшем

анализе:

в цепь-NН-СН-СО-в цепь

 

в цепь-NН-СН-СО-в цепь

I

о

I

СН2

СН2

I

1I

I

ИСООИ; И2О2

S

(NИ4)2МО04

SОз"

~

 

 

SОзН

I

 

 

I

СН2

 

 

СН2

I

 

 

I

В цепь-NН-СН-СО-в цепь

 

 

 

в цеnь-NН-СН-СО-в цепь

55

Селективный гидролиз денатурированного белка ведут протеолитическими ферментами, чаще всего либо трипсином (по остаткам арг и лиз), либо

химотрипсином (по остаткам три, фен и тир):

H(NH-СН-СО)х-NН-СН-СО-(NН-СН-СО)у-NН-СН-СО-(NН-СН-СО) -он

I

I

 

I

. I

 

I

Z

R'

(Сн})

!r'

(сн)

R'"

 

 

I

4

 

 

I

}]

 

 

 

NH2

 

 

NH-С-NНz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NH

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

~

 

 

 

;>

+ H(NH-CH-CO).OH

 

 

 

 

H(NH-t;Н-СО)х-NН-СН-С::

+ H(NH-СН-СО)rNН-СН-С...

I

I -

"он

I

I

'он

I

 

R'

<1Н2)4

 

R"

(~H}»)

R'·

 

 

NH2

 

 

 

NH-C-NH}

,

 

 

 

 

 

 

Ан

 

Можно деструктировать белок и химическими агентами, например, бром­

цианом-по остаткам мет, 2,4-динитрофторбензолом-по остаткам цис,

N-бромсукцинимидом-по остаткам тир или три и т. п.:

I

H(NH-~Н-СО)ХNН-IН-СО-(NН-~Н-СО).гон

~

k'

 

НгСНгS-СН)

 

9О%-муравьинц кислот&,

 

I:ОМН4ТН&II температура

 

"'-НВr+СН)SСN

 

 

H(NH-~Н-СО)хNН1Н-С~ + H(NH-~Н-СО).гОН

R'

/0

R-

СНГСН2

В результате получают два-три различных набора пептидов изучаемого

белка, что обеспечивает воссоздание его первичной структуры на заверша­

ющем этапе работы.

Фракционирование пептидов является многоступенчатым, длителJ,НЫМ, трудоемким, но необходимым элементом схемы определения первичной

структуры белка. Для этой цели используют преимушественно высоковольт­

ный (до 1О000 В) электрофорез на бумаге, особенно на заключительном этапе

фракционирования, и хроматографию различных видов, в том числе ионооб­

менную и распределительную.

Определение последовательности аминокислотных остатков в индивидуаль­ ных пептидах-нтiболее ответственная процедура при установлении первичной структуры белков. В настоящее время эту работу ведут преимущественно либо

фенилизотиоцианатным методом Эдмана, ли~о масс-спектрометрическим.

фенилизотиоциаиатный метод Эдмана (1950) реализуется в специально со­

зданном для этой цели приборе, получийшем название секвенатор (от ашл. sеqиеnсе-последовательность). Принципиальная схема устройства твердо­

фазного секвенатора и принцип его работы показаны на рис. 24. В современ­

ных моделях секвенатора удается определить чередование аминокислотных

остатков не только в коротких пептидах, но и непосредственно в полипептид­

ных цепях белка, проходя до 70 аминокислотных звеньев в его молекуле.

56.

·-

 

 

 

r-"J

 

Nz

 

 

-1

"""1

r-"I

"""1

 

 

-~

I

I

I

I

I

 

 

1:: _:?

 

---~

-

---

-

 

-.:.:,,~

----

 

 

M~тaHOJ\

дИXJJорэтан

Буфер

ФеННJI-

Трнфтор-

 

 

 

 

ИЗОТИО-

уксусная

 

 

 

 

цианат

КИCJl0Т8

 

 

 

 

 

 

 

 

Колонки

 

Р

Р

Р

Р

Р

 

 

!

1

у....

'у'

'у'

~

 

 

 

 

 

 

Р-Поыпа

 

 

 

 

Сброс

КoJIJJ~Krop

сброс

V - П~~ючатсль

 

 

 

 

 

 

 

ре•• -

фракций

 

 

 

 

 

 

ТИВОВ

 

'ПIIIOI

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 24. Схема устройства секвенатора (пояснения в тексте)

~eTOД Эдмана СВОДИТСЯ к обработке фенилизотиоцианатом белка или

пеmида (рис. 25), присоединенного через С-концевую аминокислоту к инерт­

ному носителю (полистиролу или пористому стеклу) в колонке секвенато-

Q+

i

С

11

ФeiaIлиoo'nш.

-S

~:o

R-~H

NH2

ЩС:llOЧllOО рн

HSHHOH

е

I 11 I I U I---.J

Инертный

<--'6!

-

---

~ N-C-N-C-C-N-, П~птид

 

Фе....1IIOКapI!8~

jТрIlФТОРУ,",УСВ"

...c:nora

(ОТЩСUllOllllе)

o-rd:

ФсвМ11IОПlДIllТОИН

Укорочениwil neD1IIД

Рис. 25. Химические реакции, протекающие при секвенировании пептидов и белков (поясне­

ния в тексте)

57

Рис. 26. ПринципиалънаJl схема устройства масс-спектрометра:

I-инжекторное устройство ДЛ. ввода образца; 2 - ионизационная камера; 3 в .5-система фильтров; 4-электромагнит; б-детектор; 7-привоД само· писца; В-лента самописца

ра (реакция сочетания). После промыкии колонки растворителями (метанол, дихлорэтан) образовавшийся фенилтиокарбамилпептид подвергают воз­

действию безводной трифторуксусной кислоты, в результате чего высво­

бождается аниmпютиазолинон и в его составе N-концевая аминокислота

(реакция отщепления), а укороченный на один аминокислотный остаток

пептид или белок остается связанным с носителем. Анилинотиазолинон поступает в коллектор фракций и, далее, после превращения в водной среде в фенилтиоmдантоин (реакция конверсии)-на хроматографическое определение отщепившейся N-концевой аминокислоты. Будучи промыт растворителями, секвенатор готов к следующему циклу работы в авто-

матическом режиме.

.

Масс-спектрометрический метод определения первичной структуры пепти­

дов, приложимый пока лишь к сравнительно коротким, примерно, 1О-членным

пептидам, состоит в фрагментации аминокислотного типа эфиров ацилпеп­

тидов с последующим разделением полученных при этом положительно заря­

женных фрагментов. Фрагментацию осуществляют воздействием электронно­

го удара, а разделение фрагментов-в масс-спектрометре (рис. 26). В резуль­

тате получают масс-спектр фрагментов пептида (рис. 27), расшифровывая

который, делают заключение о первичной структуре пептида. Хотя расшиф-

-.._----...-...

 

..

 

....

 

. ~ ..

лей

ала

 

ала

 

ала

ОМе

268

 

339

 

 

 

 

Рис. 27. Масс-спектр метилового эфира N-деканоиллейцилаланил­

аланилаланина

На рисунке приведены массовые числа, соответствуюшие аминокислотному типу фрагмен· тации пептида; I:В ЕВО ИI названи,. исследованного соединенив, аминоrp)'Jша N-концевой

аминОКИСдоты-леЙЦlПlа ацилирована и несет деканоильную

группировку, а карбоксильная группа С-концевой аминокислоты- аланина, этерифнциро­

вана И несет метильную rpyrlJlY; именно такое производное пешида фрагмеНТllруетси rlO 8.МIIНOЮICЛОТНОМУ типу, Т. е. преимущественно [IO пеПТИДRJaIМ СВИЗJIМ с образо.кинем фраrментов, характеризуюши~си соответствующими маССОВЫМН числами

58

ровка масс-спектра фрагментов пептида весьма сложна, однако, исходя из

знания ~нокислотного состава пептида и используя электронно-вычисли­

тельные машины для просчета различных вариантов сочетания аминокислот­

ных остатков в пептиде, находят тот вариант структуры, расчетные данные

которого совпадают с экспериментальными.

Заключительный этап работы при выяснении порядка следования амино­

кислотных остатков в белковой молекуле-воссоздание первичной структуры

белка на основании данных о последовательности их расположения в пеп­

тидах, полученных при селективном гидролизе. Так как избирательное

расщепленИе пептидных связей при исследовании первичной структуры

белков ведут не менее чем двумя агентами, обеспечивающими разрыв

пептидных связей в разных точках полипептидной цепи, то первичные структуры того и другого набора полученных пептидов неизбежно перекрыва­ ются. Это открьiвает возможность воссоздания первичной структуры белка

(рис. 28). Если при посредстве секвенатора удалось выяснить чередование аминокислотных звеньев в фрагментах белковой молекулыI значительного

размера, то это существенно упрощает процесс воссоздания ее первичной

структуры.

Другие методы определения последовательности расположения аминокис­

лотных остатков в белковой молекуле основаны главным образом на ис­ пользовании ферментов, способных ускорять реакции последовательного от­

щепления аминокислот либо с N-, либо с С-конца полипептидной цепи. Однако

они не получили еще столь широкого распространения и аппаратурного

оформления, как рассмотренные выше. В последние годы ведущее место

в выяснении первичной структуры белков занял метод, который условно

можно назвать генетическим: он основан на выведении последовательности

аминок.ислот в белковой молекуле исходя из структуры гена, кодирующего

биосинтез этого белка. Именно так была расшифрована структура самых

длинных полипептидных цепей-фактора VIII свертывания крови (2332 ами­

нокислотных остатка) и субъединицы тиреоглобулина (2750 аминокислотных остатков). Нельзя не упомянуть также только что появившиеся сообщения об

определении первичной структуры белков методом лазерной фотодиссоциации;

учитывая его высочайшую чувствительность (для анализа достаточно 5 нмоль

белка при молекулярной массе 50 кДа), он, по-видимому, имеет большое будущее.

Первым белком, первичную структуру которого удалось расшифровать

благодаря работам Ф. Caнrepa и сотр. (1951-1953), был инсулин быка (за это в 1958 г. Ф. Caнrepy была ПРИСуЖДена Нобелевская премия). Инсулин-бе­

лок-гормон, регулирующий углеводный обмен. Он синтезируется в поджелу­

дочной железе в виде предшественника, структура которого показана на рис. 29. При нарушении биосинтеза инсулина у человека развивается сахарное

мочеизнурение, или диабет.

Субъединица инсулина (М =6000) состоит из 51 аминокислотного остатка,

собранных в две полипептидные цепи (А и Б), которые соединены двумя дисульфидными мостиками.

Согласно справочнику л. Крофта на август 1975 г. была выяснена пер­

вичная структура 932 соединений пептидной природы, из числа которых не менее 800-белки. Учитывая, что в последующее время расшифровывали

от нескольких десятков до нескольких сотен первичнь~ структур ежегодно

1976 г.-76; в 1977 г.-380), список белков с полностью известным чере­

дованием аминокислот в их молекулах к январю 1985 г. достиг 2657. В ряде

случаев определена первичная структура одного и того же белка, но вьще­

ленного иJ разных организмов. Так, первичная стРуктура инсулина, миогло-

59