Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982

Способы свертывания и ассоциации полипептидных цепей
Иерархия уровней

Иерархическая взаимосвязь облегчает анализ. Уровни структурной организации белка и схема их иерархии приведены на рис. 5.1. Если следовать схеме, анализ процесса свертывания значительно упрощается, так как он распадается на несколько четко разделенных стадий (это можно сопоставить с факторизацией при решении дифференциальных уравнений). Так, на первой стадии по аминокислотной последовательности должна быть установлена вторичная структура, на второй — по вторичным структурам определена сверхвторичная структура и так далее. Однако как ни заманчиво решать проблему свертывания белка таким образом, реальная ситуация намного сложнее и предложенная схема применима, по-видимому, лишь в немногих случаях.

Иерархия уровней структуры белка во многих случаях не соблюдается. Иерархия уровней установлена на примере глобулярных белков и их агрегатов. Действительно, в большинстве случаев глобулярный мономер достаточно стабилен и почти не изменяется при агрегировании*, в связи с чем комплексная структура по существу определяется характеристиками поверхности известной мономерной структуры. Такой подход был применен при исследовании серповидно-клеточного гемоглобина [270]. Однако иерархические зависимости неприменимы к рибосомам. Рибосомные белки настолько вытянуты [7], что структура каждой отдельной единицы не стабильна и стабилизируется только в процессе агрегирования.

Иерархию проявляют также уровни, соответствующие аминокислотной последовательности и вторичной структуре (в особенности а-спиралей), поскольку образование вторичной структуры сильно зависит от конечного свертывания цепи. Это заключение следует из наблюдаемых корреляций между аминокислотной последовательностью и вторичной структурой, описанных в следующей главе.

* Подробный анализ небольших изменений при ассоциации трипсина и панкреатического трипсинового ингибитора быка проведен Хубером и стр. [269].

Ассоциация доменов в мультидоменных глобулярных белках также, по-видимому, имеет иерархическую природу. В частности, преобладающее одноцепочечное сочленение последовательно расположенных доменов и наблюдаемое симметричное расположение доменов указывают на то, что домены образуются до их ассоциации в белковой глобуле и что они сами по себе весьма стабильны.

Менее ясен переход от вторичной структуры к сверхвторичной структуре и от сверхвторичной структуры к доменам. Из всех вторичных структур лишь а-спирали достаточно стабильны и могут полностью формироваться до последующей стадии ассоциации. Однако единичные ß-складчатые листы и реверсивые повороты цепи не обладают такими свойствами. Что касается сверхвторичных структур, то обнаруженная в ряде доменов симметрия позволяет предполагать, что сверхвторичные структуры сами по себе достаточно стабильны и образуют отдельный уровень организации белков.