Тре­тич­ная струк­ту­ра бел­ка

Пер­вич­ная и вто­рич­ная струк­ту­ры бел­ка оп­ре­де­ля­ют даль­ней­ший спо­соб ук­лад­ки по­ли­пеп­тид­ных це­пей, вхо­дя­щих в со­став бел­ка и со­еди­нён­ных ко­ва­лент­ны­ми свя­зя­ми, в трёх­мер­ном про­стран­ст­ве – так на­зы­вае­мую тре­тич­ную струк­ту­ру, при­даю­щую бел­ку его функ­цио­наль­ную ак­тив­ность и на­тив­ные свой­ст­ва. Тре­тич­ная струк­ту­ра яв­ля­ет­ся как бы свое­об­раз­ной ар­хи­тек­то­ни­кой бел­ка.

Ос­нов­ные ус­пе­хи в вы­яс­не­нии слож­но­го во­про­са су­ще­ст­во­ва­ния тре­тич­ной струк­ту­ры бел­ка бы­ли свя­за­ны с воз­ник­но­ве­ни­ем рент­ге­но­ст­рук­тур­но­го ана­ли­за (РСА) и усо­вер­шен­ст­во­ва­ни­ем его для изу­че­ния про­стран­ст­вен­но­го строе­ния ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний. Это ста­ло воз­мож­ным, ко­гда раз­ре­ше­ние при­бо­ров для РСА по­вы­си­лось до 0,14 нм.

Бла­го­да­ря этим дос­ти­же­ни­ям в 1957 г. бы­ла впер­вые ус­та­нов­ле­на тре­тич­ная струк­ту­ра бел­ка ми­ог­ло­би­на (Дж. Кен­д­рю).

Фор­ми­ро­ва­ние тре­тич­ной струк­ту­ры обу­слов­ле­но меж­ра­ди­каль­ны­ми взаи­мо­дей­ст­вия­ми ами­но­кис­лот друг с дру­гом, т.е. в ко­неч­ном сче­те пер­вич­ной струк­ту­рой бел­ка.

Меж­ра­ди­каль­ные взаи­мо­дей­ст­вия под­раз­де­ля­ют­ся на ко­ва­лент­ные и сла­бые.

а) К ко­ва­лент­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ям при фор­ми­ро­ва­нии тре­тич­ной струк­ту­ры бел­ка от­но­сит­ся об­ра­зо­ва­ние ди­суль­фид­ных свя­зей (мос­ти­ков) ме­ж­ду ос­тат­ка­ми ами­но­кис­ло­ты цис­теи­на, на­хо­дя­щи­ми­ся в раз­ных уча­ст­ках по­ли­пеп­тид­ной це­пи, воз­мож­ное при сбли­же­нии этих ра­ди­ка­лов. По сво­ей су­ти об­ра­зо­ва­ние ди­суль­фид­ных мос­ти­ков пред­став­ля­ет со­бой окис­ли­тель­но-вос­ста­но­ви­тель­ную ре­ак­цию:

б) К сла­бым взаи­мо­дей­ст­ви­ям от­но­сят­ся:

– об­ра­зо­ва­ние во­до­род­ных свя­зей (ме­ж­ду спир­то­вы­ми, фе­ноль­ны­ми и кар­бок­силь­ны­ми груп­па­ми ра­ди­ка­лов ами­но­кис­лот, на­хо­дя­щи­ми­ся на со­сед­ст­вую­щих уча­ст­ках по­ли­пеп­тид­ной це­пи);

– ион­ные элек­тро­ста­ти­че­ские взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду ра­ди­ка­ла­ми диа­ми­но­мо­но­кар­бо­но­вых ки­слот и мо­но­ами­но­ди­кар­бо­но­вых ки­слот;

– взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду со­пря­жен­ны­ми p-элек­трон­ны­ми сис­те­ма­ми в ра­ди­ка­лах аро­ма­ти­че­ских ами­но­кис­лот;

– об­ра­зо­ва­ние гид­ро­фоб­ных зон («гид­ро­фоб­ных ядер») пу­тём вы­тал­ки­ва­ния ал­киль­ных ра­ди­ка­лов в «сухую» зо­ну мо­ле­ку­ла­ми рас­тво­ри­те­ля и т.д.

На ос­но­ва­нии пред­став­ле­ний о тре­тич­ной струк­ту­ре по­ли­пеп­тид­ной це­пи в по­след­ние де­ся­ти­ле­тия сфор­ми­ро­ва­лось пред­став­ле­ние о до­мен­ной струк­тур­ной ор­га­ни­за­ции бел­ка. До­мен – обо­соб­лен­ная об­ласть мо­ле­ку­лы бел­ка, об­ла­даю­щая оп­ре­де­лен­ной струк­тур­ной и функ­цио­наль­ной ав­то­но­ми­ей. Та­ким об­ра­зом бе­лок мо­жет иметь не­сколь­ко до­ме­нов, раз­ли­чаю­щих­ся по сво­ему про­стран­ст­вен­но­му строе­нию и вы­пол­няе­мым функ­ци­ям и фор­ми­рую­щих­ся бла­го­да­ря оп­ре­де­лен­ной ами­но­кис­лот­ной по­сле­до­ва­тель­но­сти по­ли­пеп­тид­ной це­пи, а так­же под дей­ст­ви­ем рН сре­ды, ион­ной си­лы рас­тво­ра, взаи­мо­дей­ст­вия бел­ко­вой мо­ле­ку­лы с дру­ги­ми ве­ще­ст­ва­ми.