Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953
Альбумины, глобулины и другие растворимые белки
Протамины и гистоны
Проталины представляют собой наиболее просто построенные белки с низким молекулярным весом и с резко выраженными основными свойствами. Они были впервые обнаружены в 1874 г. в сперме лосося. Впоследствии они были выделены также из спермы других рыб. Протамины содержатся в сперме в виде солей нуклеиновых кислот и могут быть получены в свободном виде при обработке высушенной и обезжиренной спермы серной кислотой или хлористой медью [176]. Из растворов в серной кислоте они осаждаются пикриновой кислотой. Наиболее изученными протаминами являются сальмин из спермы лосося, клупеин из спермы сельди (Clupea harengus), стурин из спермы осетра (Acipenser sturio) и скомбрин из спермы макрелей (Scomber scomber).
1 По данным М. С. Резниченко (Биохимия, 16, 579, 1951), длина пептидных цепей в глиадине колеблется от окта- до нонапептидных размеров. По мнению автора, глиадин состоит из 25 пептидных цепей и имеет 25 концевых свободных аминогрупп. — Прим. ред.
Сальмин имеет очень простой состав. Его молекула содержит только семь различных типов аминокислот, среди которых преобладает аргинин. Молекулярный вес сальмина 8 000; состав сальмина можно выразить следующей формулой: арг40, сер7, про4, гли3, вал2, изолей1, ала1[177]. Так как сальмин не содержит свободных аминогрупп, то можно полагать, что он является либо циклопептидом, либо пептидом, концевые группы которого представлены иминокислотой — пролином [177]. Структура остальных протаминов сложнее структуры сальмина. Протамин из спермы сардин содержит 15,8% аргинина, 15,7% гистидина, 1,09% тирозина и 0,87% триптофана [178].
Резко выраженные основные свойства протаминов объясняются высоким содержанием в них аргинина. По данным Косселя, подтвержденным впоследствии другими исследователями, аргинин составляет приблизительно 2/3 всех аминокислот протаминов [179—182]. Основной характер протаминов выражен настолько резко, что они могут соединяться с углекислотой воздуха, образуя углекислые соли. С серной кислотой протамины образуют нейтральные соли, растворимые в горячей воде, но при охлаждении отделяющиеся от воды в виде масляного слоя. В сальмине и в клупеине [183] не имеется свободных аминогрупп, концевая же карбоксильная группа их молекул принадлежит аргинину [182].
Гистоны также представляют собой белки, обладающие основными свойствами. Эти белки были открыты Косселем [184] в ядрах клеток, где они находятся в соединении с нуклеиновыми кислотами. Основной характер выражен у гистонов слабее, чем у протаминов, вследствие чего они не осаждаются щелочными растворами пикратов. Возможно, что гистоны являются предшественниками протаминов, так как они были найдены в семенниках неполовозрелых рыб. В силу своего щелочного характера гистоны осаждаются из растворов аммиаком при изоэлектрической точке (около pH 8,5). Это свойство используется при выделении гистонов. Подробнее всего изучен гистон из зобной железы. Для получения этого гистона измельченная зобная железа настаивается с водой, после чего к водному экстракту железы прибавляют уксусную кислоту. При этом выпадает осадок нуклеогистона, который растворяют в щелочи. Нуклеиновые кислоты удаляют осаждением серной кислотой, а образующуюся сернокислую соль гистона осаждают из фильтрата этиловым спиртом [185]. Гистоны имеют более высокий молекулярный вес, чем протамины, и аминокислотный состав гистонов ближе к аминокислотному составу истинных белков. Они содержат фенилаланин и тирозин, а также небольшие количества гистидина и лизина. Гистоны можно отличить от протаминов по содержанию тирозина. Для дифференциации нуклеогистонов от истинных нуклеопротеинов было предложено использовать реакцию на триптофан, так как Коссель нашел, что в молекуле гистонов содержится небольшое количество триптофана; однако, согласно более поздним исследованиям Стедмана, в гистоне из зобной железы и в гистоне из спермы трески триптофана нет [186].
Глобин — белковый компонент гемоглобина — одно время относили к гистонам, так как глобин, подобно гистонам, осаждается из раствора при добавлении аммиака; однако позднее было показано, что исследованные препараты содержали денатурированный глобин. Нативный же глобин не осаждается аммиаком. Глобин отличается от типичных гистонов также по аминокислотному составу.
Из спермы беспозвоночных животных были выделены белки, обладающие основным характером и занимающие по своим свойствам промежуточное положение между протаминами и гистонами; от 28 до 83% общего азота этих белков составляет азот аргинина [187].