Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012
Розділ 3. МОЛЕКУЛЯРНА БІОФІЗИКА
3.1.Фізична будова білків
3.1.2. Домени і третинна будова білка
Третинна структура білка являє собою термодинамічно найбільш стабільну форму згорнутого й укладеного поліпептидного ланцюга на прикладі молекули лізоцину (рис. 3.4, а). Експерименти з денатурації та ренатурації білка показують, що компактна третинна структура розгортається і створюється досить швидко, нуклеаза стафілокока повторно згортається після денатурації за 1 с [37].
Рис. 3.4. Третинна (а) і доменна (б) структури білка
Для пояснення процесу згортання білків використовують нуклеаційну модель. Згідно з моделлю передбачається, що на першому етапі утворення третинної структури короткі сегменти поліпептидного ланцюга дуже швидко згортаються незалежно один від одного, потім зближуються, утворюючи компактну тривимірну структуру. Експериментально доведено, що переходи спіраль - клубок відбуваються за час 10-8...10-6 с. Після швидкого утворення локально впорядкованої вторинної структури відбувається компактизація білка у різних напрямках, але кількість їх обмежена. На цьому етапі деякі з упорядкованих сегментів взаємодіють і стабілізують один одного, утворюючи стабілізовані мікродомени. Відбувається трансформація конформації макромолекули в напрямку більшої структурної організації, коли утворюються контакти між первісно віддаленими впорядкованими сегментами поліпептидного ланцюга. Особливістю цієї моделі є значний внесок гідрофобних взаємодій у формування третинної структури білка. Сформовані й стабілізовані мікродомени пришвидшують асоціацію інших ділянок ланцюга. На кожному етапі згортання утворюється один чи декілька інтермедіатів, які лімітують швидкість процесу згортання, але як наслідок формується однакова кінцева згорнута конформація білка.
Результати аналізу карт електронної густини білків з молекулярною масою понад 20 кДа показав [99], що білки складаються з декількох глобулярних ділянок, які слабко пов’язані між собою. Ці глобулярні ділянки називають доменами. Домени - це структурно-функціональні блоки білка, які згортаються і розгортаються незалежно один від одного. Домен розглядається як відносно автономна структурна одиниця. Домени являють собою важливі проміжні утворення в процесі згортання нативної структури білків. Завдяки цьому білки, які складаються з доменів, мають більш гнучку структуру, ніж білки, в яких різні ділянки скріплені між собою великою кількістю зв’язків, наприклад, молекула гемоглобіну (рис. 3.4, б). Імовірно, оборотні конформаційні зміни, які зумовлюють функцію ферментів, спричинені міждоменними перебудовами зі збереженням структурної стабільності самих доменів.