Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982
Ковалентная структура белков
Модификации главной цепи, контролируемые ферментами
N- и С-концы
Для понимания многих аспектов организации структуры белка важно иметь представление о его физиологической судьбе на протяжении всего цикла от синтеза до разрушения. Это особенно важно для тех белков, которые претерпевают посттрансляционные (вторичные) модификации, т. е. изменения в системе ковалентных связей после их синтеза на рибосоме.
Классическим примером того, насколько значительно модифицируются и обрабатываются белки во время синтеза и после него, является биогенез коллагена [85, 125—131]. По-видимому, он включает большее число реакций, чем показано на рис. 4.4. Очевидно, однако, что путь коллагена весьма примечателен. В последующих разделах описаны некоторые общие аспекты модификации белка in vivo.
N-коицевые аминогруппы часто модифицируются. N-Концевая а-аммониевая группа (рК 8) многих белков претерпевает вторичную модификацию (см. обзорную работу [132]). Она ацетилирована в белке оболочки вируса табачной мозаики, в большинстве цитохромов с-типа, в белках мышц, актине, миозине, тропомиозине, парвальбумине, аденилаткиназе и лактатдегидрогеназе. Другими примерами могут служить кератин шерсти и а-меланоцитстимулирующий гормон [132]. Аналогичная модификация а-аминогруппы — формилирование обнаружена в пчелином яде мелиттине и в гемоглобине миноги. Существенно иным изменением N-конца полипептида является превращение N-концевой глутаминовой кислоты в пирролидонкарбонильную группу. Такая модификация обнаружена во многих белках, функционирующих во внеклеточном пространстве, как, например, в легкой и тяжелой цепях иммуноглобулинов человека, в гормонах, выделенных из различных источников, а также в змеиных ядах [132—134].
Биологическое значение маскировки а-аминогрупп недостаточно ясно; возможно, она защищает белок от атаки аминопептидаз или способствует закреплению N-концевой части полипептида в аполярном окружении либо на молекуле рецептора, либо внутри самого белка, чтобы препятствовать его контакту с раствором. Это предположение не относится к метилированию а-аминогруппы, обнаруженному в рибосомных белках, выделенных из Escherichia coli [135], поскольку метилирование не элиминирует заряд. Физиологическая роль ацетилирования а-аминогруппы совершенно ясна в случае некоторых гемоглобинов рыб: такая модификация помогает сохранять способность к связыванию кислорода независимо от pH-среды, что предотвращает выделение избыточного кислорода в плавательный пузырь [136] (разд. 10.3).
С-концевые модификации редки. Для полипептидов природного происхождения единственным известным заместителем на С-конце является амидная группа. Амидированные С-концевые группы найдены, в частности, в гормонах и в пчелиных ядах [132]. В функцию амидной группы, по-видимому, входит защита пептидной цепи от атаки карбоксипептидазы или облегчение аккомодации отрицательно заряженного С-конца (величина рК а-СО2Н-группы около 3) в неполярном окружении. Как правило, С-концевые модификации значительно более редки, чем N-концевые.