3.2 Молекулярная характеристика.
Фактор роста нервов синтезируется в клетке в форме пробелка, который кроме участка, соответствующего зрелому фактору, содержит сигнальный пептид и пропептид. Он кодируется у человека геном NGF на коротком плече 1-й хромосомы [].
Зрелый белок состоит из пяти субъединиц: две альфа, одна бета и две гамма. Ответственна за эффект роста аксонов только бета субъединица. Функциональное значение альфа и гамма субъединиц пока не известно. Расшифровка последовательностей бета - субъединицы NGF показала, что 50 % аминокислот стоят в тех же положениях, что и в молекуле инсулина, что указывает на генетическое родство этих двух молекул[].
Фактор роста нервов (NGF) содержит 118 аминокислотных остатков, структурированных в две полипептидные цепи, с молекулярной массой 13 кД каждая:
NH2-ser-ser-thr-his-pro-val-phe-his-met-gly-glu-phe-ser-val-cys-asp-ser-val-ser-val-trp-val-gly-asp-lys-thr-thr-ala-thr-asn-ile-lys-gly-lys-glu-val-thr-val-leu-ala -glu-val-asn-ile-asn-asn-ser-val-phe-arg-gln-tyr-phe-phe-glu-thr-lys-cys-arg-ala-ser-asn-pro-val-val-ser-gly-cys-arg-gly-ile-asp-ser-lys-his-trp-asn-ser-tyr-cys-thr-thr-thr-his-thr-phe-val-lys-leu-thr-thr-asp-glu-lys-gln-ala-ala-trp-arg-phe-ile-arg-ile-asn-thr-ala-cys-val-cys-val-leu-ser-arg-lys-ala-thr-arg-COOH
Последовательности Cys [15] -Cys [81], Cys [58] -Cys [112], Cys [68] -Cys [110] соединены S-S-мостика.
Третичная структура.
Третичная структура NGF впервые была показана с помощью метода рентгеновской кристаллографии и опубликована в 1991 году McDonaldc со авторами в журнале Nature. Структура мономера белка имеет вытянутую форму сцентральной частью молекулы, содержащей две пары витых антипараллельно направленных βнитей. Три петли, содержащие β шпильки, находятся на одном конце молекулы, в то время как на противоположном конце молекулы находятся обратный поворот и цистеиновый узел, который стабилизируют структуру молекулы. Цистеиновый узел состоит из трех дисульфидных связей. Две из них, вместе с белковой основой, которая соединяет цистеин, образуют замкнутое кольцо, которое пронизано третьим дисульфидным мостиком. Два протомера ориентированы друг к другу по типу “голова к голове” и образуют димер вокруг центральной оси. Взаимодействие в основном происходит через гидрофобные связи и согласуется с жесткой нековалентной ассоциацией, которая характеризует β димер. При образовании димера, фактор роста нервов приобретает гантель - образную форму. Два центральных β слоя из обоих мономеров при взаимодействии друг с другом образуют ручку гантели. Остатки этих четырех β нитей отвечают за большинство взаимодействий, стабилизирующих димер. В последующем было установлено, что структуры BDNF, NT – 3 иNT – 4 имеют высокую степень гомологии с NGF.
Биологическая активность фактора роста нервов проявляется только в форме димера. Мономер биологическую активность сохранять не может. Помимо аминокислот NGF включает большую часть ароматических остатков, в том числе три триптофана и один из двух тирозинов. Заряженные аминокислоты относительно равномерно распределены по всей последовательности. Две из трех петель найдены в верхней части молекулы. Они богаты основными остатками, но содержат и не большое количество кислых остатков, а также сайт направленного мутагенеза [].
Рисунок 3 – Структура мономера NGF(слева) и димера NGF (справа)
Рисунок 4 – Схематическое изображение аминокислотных остатков (слева) и ароматических (справа) остатковNGF