Практическая химия белка - А. Дарбре 1989
Дисульфидные связи
Введение
Р. ШРОЕНЛОЕР, Дж. К. БЕННЕТ (R. SCHROH- ENLOHER J. С. BENNETT, University of Alabama in Birmingham, Schools of Medicine and Dentistry, Birmingham, Alabama, U.S.A.)
Дисульфидные мостики — это основной тип ковалентной связи в белках, соединяющей между собой отдельные участки полипептидной цепи или различные цепи. Внутрицепочечные дисульфидные связи участвуют в поддержании конформационной стабильности свернутой полипептидной цепи, способствуя тем самым правильной ориентации аминокислотных остатков, образующих активные центры или участки связывания ферментов, антител и других биологически активных белков. Межцепочечные дисульфидные связи соединяют между собой отдельные субъединицы или цепи, закрепляют «правильную» укладку полипептидных цепей в доменах, удерживаемую в противном случае лишь благодаря нековалентным взаимодействиям, и тем самым принимают участие в поддержании четвертичной структуры.
В цикле работ по определению структуры инсулина Сенгер и др. [35—37] впервые наблюдали дисульфидный обмен при частичном гидролизе белка в конц. НСl на холоду. При более детальном исследовании на модельных системах, включающих бис-2,4-динитрофенил-L-цистин (бис-ДНФ-цистин) и цистилбисглицин или окисленный глутатион, установлено, что реакция дисульфидного обмена протекает как в концентрированных минеральных кислотах, так и в слабоосновной среде, правда, по различному механизму. В кислой среде обмен ингибируется тиолами, в основной среде тиолы служат катализаторами, а SH-реагенты ингибиторами [35]. В этой же работе найдены условия частичного гидролиза инсулина с сохранением положения дисульфидных мостиков, благодаря чему было определено их положение в молекуле гормона. В работе [41] на примере взаимодействия цистина с окисленным глутатионом изучена стабильность дисульфидных связей в различных условиях; при этом показано, что дисульфидный обмен минимален при pH 2—6,5. Кроме того, при протеолизе рибонуклеази в условиях, способствующих дисульфидному обмену, получены цистинсодержащие пептиды, включающие лишь две из четырех дисульфидных связей белка, и тем самым впервые установлено, что дисульфидные связи могут иметь различную реакционную способность в реакции обмена. Однако маловероятно, чтобы по этой причине могла бы осуществляться перегруппировка дисульфидных связей в нативных белках. Правда, известны случаи дисульфидного обмена с низкомолекулярными соединениями [38, 40].
Таким образом, конкретный план определения положения дисульфидных связей зависит от структурных особенностей белка и реакционной способности его дисульфидных мостиков. В любом случае важно исключить возможность дисульфидного обмена в ходе анализа и, следовательно, в первую очередь найти подходящий способ фрагментации нативного белка.
В настоящей главе обсуждаются общепринятые подходы и методики определения положения дисульфидных связей в белках.