Чет­вер­тич­ная струк­ту­ра бел­ка

В 60–70-е го­ды XX ве­ка бы­ло ус­та­нов­ле­но, что мо­ле­ку­лы мно­гих бел­ков со­сто­ят из не­сколь­ких по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек, со­еди­нен­ных ме­ж­ду со­бой не­ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми – во­до­род­ны­ми, ион­ны­ми или гид­ро­фоб­ны­ми. Та­ким об­ра­зом, ка­ж­дая мо­ле­ку­ла та­ко­го бел­ка со­сто­ит из не­сколь­ких субъ­е­ди­ниц, ко­то­рые, со­еди­ня­ясь ме­ж­ду со­бой, об­ра­зу­ют чет­вер­тич­ную струк­ту­ру бел­ко­вой мо­ле­ку­лы. Бел­ки, об­ла­даю­щие чет­вер­тич­ной струк­ту­рой, на­зы­ва­ют оли­го­ме­ра­ми (ди­ме­ра­ми, тет­ра­ме­ра­ми и т.д.). Клас­си­че­ский при­мер та­ко­го бел­ка – ге­мо­гло­бин. Его мо­ле­ку­ляр­ная мас­са 64500, и мо­ле­ку­ла со­сто­ит из че­ты­рёх по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек, при­чем од­на па­ра (a-це­пи) име­ет пер­вич­ную струк­ту­ру, от­лич­ную от дру­гой па­ры (b-це­пи). Ка­ж­дая по­ли­пеп­тид­ная цепь свя­за­на с ато­мом же­ле­за, за­клю­чен­ный в цен­тре груп­пы ато­мов – ге­ма, об­ра­зую­ще­го крас­ный пиг­мент, спо­соб­ный свя­зы­вать ки­сло­род воз­ду­ха. Субъ­е­ди­ни­цы ге­мо­гло­би­на со­сре­до­то­че­ны по уг­лам поч­ти пра­виль­но­го тет­ра­эд­ра, по цен­тру ко­то­ро­го вне­дря­ет­ся мо­ле­ку­ла ки­сло­ро­да.

Ес­ли чет­вер­тич­ная струк­ту­ра ге­мо­гло­би­на бу­дет раз­ру­ше­на, ки­сло­ро­ду бу­дет не­ку­да вне­дрять­ся. Во­об­ще же ки­сло­род в мо­ле­ку­ле ге­мо­гло­би­на свя­зан ко­ор­ди­на­ци­он­но, по­это­му лег­ко ухо­дит из не­го и пе­ре­да­ет­ся тка­ням ор­га­низ­ма, бла­го­да­ря че­му и осу­ще­ст­в­ля­ют­ся про­цес­сы тка­не­во­го и кле­точ­но­го ды­ха­ния.

Мо­ле­ку­лы бел­ков, об­ла­даю­щих чет­вер­тич­ной струк­ту­рой, при оп­ре­де­лен­ных ус­ло­ви­ях мо­гут дис­со­ции­ро­вать в рас­тво­ре на субъ­е­ди­ни­цы, ко­то­рые при дру­гих ус­ло­ви­ях мо­гут об­ра­ти­мо ас­со­ции­ро­вать, об­ра­зуя пер­во­на­чаль­ную мо­ле­ку­лу. По­доб­ная об­ра­ти­мая дис­со­циа­ция мо­жет про­ис­хо­дить тре­мя спо­со­ба­ми:

1) бел­ко­вая мо­ле­ку­ла Û а по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек;

2) бел­ко­вая мо­ле­ку­ла Û а субъ­е­ди­ниц Û x × а по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек;

3) бел­ко­вая мо­ле­ку­ла Û а субъ­е­ди­ниц + b по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек и да­лее а субъ­е­ди­ниц Û x × а по­ли­пеп­тид­ных це­по­чек.

По­ми­мо ге­мо­гло­би­на и не­ко­то­рых дру­гих бел­ков, чет­вер­тич­ную струк­ту­ру име­ют мно­гие фер­мен­ты, и это име­ет боль­шое зна­че­ние для ре­гу­ли­ро­ва­ния их дей­ст­вия в клет­ке.