БЛОЧНАЯ МОДЕЛЬ АЛЬФАХИМОТРИПСИНА (АХТ)

По данным рентгеноструктурного анализа [BIRKTOFT & BLOW, 1972] белковая глобула АХТ состоит из двух частей — субглобул (доменов) А и В, связанных между собой небольшим участком полипептидной цепи и слабыми нековалентными взаимодействиями. Предполагается, что движение субглобул носит колебательный характер. При этом аминокислотные остатки связующего звена (37-38 и 204-205) играют роль шарнира. Активный центр расположен между субглобулами. Каталитический аппарат АЦ включает в себя аминокислотные остатки Ser-195, His-57, Asp-102, причем Ser-195и His-57 размещены на поверхности различных субглобул (рис.1.2 (а, б)). Всего же молекула химотрипсина образована примерно 250 аминокислотными остатками, а молекулярная масса a-ХТ — 24800 кДа.

Каждая из субглобул a-ХТ представляет собой устойчивую “конструкцию”, остов которой состоит из шести вытянутых, уложенных в b-структуры, отрезков полипептидной цепи, сшитых водородными связями. Субглобулы образуют как бы два “бочонка”, также соединенных между собой звеном полипептидной цепи и несколькими водородными связями (рис. 1.2 (б, в, г)).

В блочной механической модели, учитывающей третичную структуру, каждый из параллельных участков полипептидной цепи рассматривается как отдельный “стержень”; водородные связи между “стержнями” моделируются нелинейными пружинами (рис.1.2 в, г). Отрезки полипептидной цепи (обозначены на рис. 1.2 (в, г) волнистыми сплошными линиями), соединяющие отдельные “стержни”, рассматриваются как свободно перемещающиеся независимо от колебаний кластеров (“стержней”) и, соответственно, не влияющие на динамику процесса. Можно сделать предположение об относительно большей подвижности этих петель по сравнению с кластерами — более жесткими стержнями. Это предположение хорошо согласуется с результатами Хавстина [HAVSTEEN,1989,1991], представившего графики подвижности аминокислотных остатков вдоль всей полипептидной цепочки молекулы a-ХТ. Все аминокислотные остатки, находящиеся в петлях, соединяющих “стержни”, имеют четко выраженные максимумы подвижности. Все эти движения происходят в результате случайных столкновений белковой молекулы с окружающими ее маленькими молекулами воды и более крупными молекулами субстрата.

Чтобы пояснить, какие степени свободы и соответствующие им движения важны для адекватного описания событий внутри активного центра, рассмотрим сразу схему ФСК, составленного из молекулы a-ХТ и пептидной цепочки (рис. 1.3). Можно интересоваться, как ведет себя жесткий кластер — неизменяемая часть субстрата (например, блок А на рис. 1.3) на входе в карман АЦ и внутри него с учетом взаимодействия с молекулами воды. Все окружающие карман АЦ атомные группы создают в нем и в примыкающей к его входу области трехмерный потенциальный рельеф, в котором и движутся немногие молекулы субстрата, его “осколки” — продукты реакции гидролиза, молекулы воды и, возможно, некоторое количество ионов.

Заметим, что наиболее комплементарно соответствует активному центру в a-ХТ неизменяемый остаток аминокислоты фенилаланина [ВОЛЬКЕНШТЕЙН, ГОЛОВАНОВ и СОБОЛЕВ, 1982]. Процесс посадки субстрата в активный центр часто связан с действием электростатического поля, формируемого суммарным зарядом аминокислотных остатков, составляющих всю белковую глобулу.

В кармане АЦ субстрат не сразу садится в более глубокую яму вблизи каталитической группы, соответствующую комплементарному связыванию, где и подвергается обработке ферментом, а сначала может попасть в менее глубокие потенциальные ямы. Следовательно, возникает проблема перехода “пробной частицы” — кластера или неизменяемой части субстрата — из одной ямы в другую с преодолением потенциального барьера. По всей видимости, с такими последовательными переходами связана диффузия лигандов в белках в более общих случаях [ШАЙТАН, 1994]. Такие переходы должны происходить в условиях флуктуирующего профиля потенциального рельефа, определяющегося движениями субглобул белка-фермента и составляющих его кластеров.

а) б)

в) г)

Рис. 1.2. а): «Ленточная» схема молекулы a-химотрипсина

(светлые и темные ленты соответствуют b-структурам различных субглобул);

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: