Основы молекулярной биологии. Часть 1: Молекулярная биология клетки - А.Н. Огурцов 2011

Молекулярные основы функционирования белков

Представление об объемной структуре белков требует адекватного её отображения. При этом разные способы изображения конформации белков несут в себе различную информацию.

Простейший способ изобразить трехмерную структуру белка получается, если соединить пептидные связи сплошной линией - "трассировать" атомы 1М-С-Са-полипептидной цепи (рисунок 114(a)).

На рисунке 114 представлены четыре варианта представления структуры ГТФазного мономерного белка Ras.

Самая сложная модель - шаростержневая (ball and stick) на которой представлен каждый атом белка (рисунок 114(6)).

Трассировка пептидной цепи представляет общую организацию белка, не показывая положение аминокислотных остатков. А шаростержневая модель демонстрирует все атомы, все аминокислотные остатки с учетом всех взаимодействий.

Хотя обе модели и полезны, но они неудобны для отображения специфических участков вторичной структуры, которые и задают функциональные особенности белков.

Рисунок 114 - Способы графического представления структуры белка: а - трассировка пептидной цепи; б - шаростержневая модель; в - резиновая лента; г - поверхность контакта с растворителем. Структура, изображенная в левом верхнем углу молекул большими шарами - молекула ГДФ

Другой способ представления пространственной организации белковой молекулы использует общепринятые обозначения элементов вторичной структуры - свернутые в спираль резиновые ленты (или просто жесткие цилиндры) для а-спиралей, плоские резиновые ленты или плоские стрелки для ß-структур, гибкие тонкие стержни для изображения изгибов и петель (рисунок 1 14(b)).

Последний, четвертый, способ изображает поверхность белковой молекулы, которая представляет особый интерес, поскольку именно на этой поверхности молекулы цитозоля связываются с данным белком (рисунок 114(г)). Эту поверхность строят, соединяя атомы белковой молекулы, с которыми способны взаимодействовать молекулы воды, поэтому такой способ представления формы белковой молекулы называют поверхность контакта с растворителем (solvent-accessible surface).

На цветных рисунках разным цветом отмечают области поверхности, имеющий различный знак поверхностного заряда, и области с различной полярностью (гидрофобные и гидрофильные). Такое изображение показывает белковую молекулу такой, какой её "видят" другие молекулы.