Химия белка - Часть 1 - Общая химия белка - Ашмарин И. П 1968

Денатурация белков

Денатурация является весьма характерным свойством белков и представляет собой сложное явление, в основе которого лежит изменение вторичной, третичной и четвертичной структур белковой молекулы. Известно, что синтетические и природные полипептиды не подвергаются денатурации. Полимерные углеводы и другие высокомолекулярные вещества также не обладают способностью к денатурации. Отсюда следует, что ни макромолекулярность, ни химический состав не являются достаточными для объяснения этого свойства белков. Все известные данные указывают, что денатурация белка представляет собой внутримолекулярную перегруппировку, не связанную с расщеплением пептидных связей, в результате которой утрачиваются уникальное пространственное расположение и форма полипептидных цепочек; при этом теряется, как правило, специфическая биологическая активность данного белка. К денатурации не относятся ни процессы, связанные с гидролитическим (протеолитическим) расщеплением пептидных связей, ни многие другие обратимые и необратимые изменения белка, если они обусловлены реакциями отдельных группировок и не затрагивают белковую молекулу в целом (например, взаимодействие с многими ионами, включение некоторых органических заместителей и др.).

В гл. V настоящего руководства показано, что вторичная, третичная и четвертичная структуры нативного белка поддерживаются в значительной мере системой водородных связей и взаимодействием гидрофобных радикалов. Свойства нативного белка, в частности его биологическая активность, требуют строго определенного, уникального пространственного расположения и конфигурации полипептидных цепочек. С помощью весьма различных воздействий, например нагреванием, можно временно разрушить часть водородных связей, ослабить взаимодействие гидрофобных радикалов. Однако если затем прекратить воздействие и снова создать условия для образования разрушенных связей, то исходная уникальная структура, как правило, не восстанавливается, вновь образующиеся связи замыкаются беспорядочно, а не именно там, где это имело место в нативном белке. В результате образовавшиеся стабильные структуры существенно отличаются от исходной и, естественно, лишены специфической биологической активности. Это и есть денатурированные молекулы белка, причем понятно, что если нативная структура уникальна, то продукты денатурации могут быть весьма разнообразны. Лишь для белков относительно простого строения, состоящих, в частности, из одной полипептидной цепочки (рибонуклеаза, трипсин и др.), оказалось возможным восстановление в определенных условиях нативной конформации и биологической активности. Таким образом, денатурация в большинстве случаев — процесс необратимый.

Современные представления о том, что в основе денатурации лежит изменение конформации полипептидных цепочек белка, вполне соответствуют гипотезе By, сформулированной еще тогда, когда биохимики не располагали достаточно определенными представлениями о вторичной и третичной структурах белка и силах, стабилизирующих эти структуры.