частина білкової глобули, в той час як інша її частина служить лише твердим каркасом, що
забезпечує "правильне" будова закріпленого на ньому активного центру. Тому білки із зовсім
різною первинною структурою можуть мати однакові або дуже подібні біохімічні функції.
Одна і та ж хімічна реакція може здійснюватися зовсім різними білками. При цьому одну і ту
ж ключову роль - роль потужних електричних різаків - в одних білках грають багатозарядні
металеві іони, в інших - легко приймають електрони або протони органічні кофактори, в
третіх - активовані своїм оточенням бічні групи амінокислот.
33333Важливу роль у функціонуванні білка грає його конформаційна рухливість.
Конформаційна гнучкість білка може тільки погіршити його каталітичні властивості. У
Насправді, для ефективного каталізу потрібно переважне зв'язування саме перехідного стану
а початкові і кінцеві стани відрізняються від нього всього лише на якийсь ангстрем. Це
переважне зв'язування націлене на синтез або розрив дуже жорстких ковалентних зв'язків.
Так що рвати їх "гнучким" білком – все одно що різати дріт подушкою.
33333Звичайно, навіть найкращий білок кілька деформується в процесі роботи, але це грає
приблизно ту ж функціональну роль, що деформація папери під пером: чим менше, тим
краще.
33333Інша справа, коли білок повинен перейти від однієї дії до іншого: тоді його деформація,
що забезпечує перехід від однієї ролі до іншої, дійсно відіграє важливу функціональну роль.
Так, у багатьох білках проникнення субстрату в активний центр вимагає невеликого
розбіжності близьких до цього центру бічних груп. Однак після того, як субстрат сів на цей
центр, його каталітична робота руху цих груп вже не потребує. Можна сказати, що
рухливість потрібна при підготовці до реакції, а жорсткість - у момент її проведення.
33333Конформаційна рухливість забезпечує виконання принципу
індукованої відповідності Кошланд.
2. Формування просторової структури білків
2.1. Принцип самоорганізації просторової структури білка
33333Синтез білкового ланцюга на рибосомі триває близько хвилини. Після цього білок відразу
ж готовий до функціонування. Це означає, що згортання поліпептиду і формування його
просторової структури відбувається дуже швидко. Природно припустити, що згортання білка
може починатися ще на рибосомі, до закінчення повного синтезу всієї білкової ланцюга.
33333На жаль, достовірні експериментальні дані про освіту білкової структури in vivo - у клітці
- дуже мізерні: дуже важко побачити структурні перетворення зростаючого білка на тлі всієї
маси клітинних білків. Зазвичай доводиться зупиняти синтез, виділяти "недороблений" білок,
досліджувати його окремо – на все йде час, десятки хвилин, протягом яких просторова
структура досліджуваної білкової ланцюга може кардинально змінитися. Подібні досліди з
великими білками показали, що їхні перші, N-кінцеві, домени встигають (або, точніше,
володіють здатністю) згорнутися ще до закінчення повного синтезу ланцюга.
33333Цікаві експерименти були виконані з бактеріальною люциферази.
Люциферази - це фермент, що каталізує реакцію з випусканням світла. Тому освіта готової
просторової структури у люциферази легко простежити. Експерименти показали, що після
надходження сигналу на оперон з генами люциферази активний білок з'являється через 10
хвилин, а після виключення біосинтезу вихід активного білка відразу припиняється. Це
означає, що вже синтезованих, але ще не згорнулися ланцюгів в клітці практично немає.
Тобто експеримент показує, що згортання цього великого білка, що містить понад 500
залишків у двох колах, або йде одночасно з його синтезом на рибосомі, або він майже
миттєво згортається відразу після кінця біосинтезу.
33333Відомо, що глобулярний білок здатний до спонтанної самоорганізації in vitro
(Ренатурації), якщо після біосинтезу він не зазнав сильної хімічної модифікації. У цьому
випадку його архітектура, "м'яко" (без розриву ланцюга) зруйнована температурою,
розчинником і т.д., спонтанно відновлюється при "нормалізації" середовища. Щоправда,
ефективна ренатурація потребує ретельний підбір експериментальних умов.
33333Явище спонтанної самоорганізації білків було відкрито ще в 1961 році на бичачій