XII. Де­на­ту­ра­ция и ре­на­ту­ра­ция бел­ков

Прак­ти­че­ски все бел­ки при нор­маль­ных фи­зио­ло­ги­че­ских ус­ло­ви­ях име­ют так на­зы­вае­мую на­тив­ную кон­фор­ма­цию, обес­пе­чи­вае­мую ко­ва­лент­ны­ми и до­пол­ни­тель­ны­ми свя­зя­ми, при­даю­щи­ми струк­ту­ре бел­ко­вой мо­ле­ку­лы оп­ре­де­лен­ную же­ст­кость, ком­пакт­ность и упо­ря­до­чен­ность. В этой на­тив­ной кон­фор­ма­ции бе­лок, осо­бен­но, ес­ли это фер­мент, наи­бо­лее при­спо­соб­лен к вы­пол­няе­мой им функ­ции. Из­ме­не­ние на­тив­ной кон­фор­ма­ции бел­ко­вой мо­ле­ку­лы, не со­про­во­ж­даю­щее­ся раз­ры­вом ко­ва­лент­ных свя­зей, на­зы­ва­ет­ся де­на­ту­ра­ци­ей. В об­щем пред­став­ле­нии де­на­ту­ра­ция за­клю­ча­ет­ся в раз­вёр­ты­ва­нии оп­ре­де­лен­ным об­ра­зом уло­жен­ной в про­стран­ст­ве по­ли­пеп­тид­ной це­поч­ки и об­ра­зо­ва­нии бес­по­ря­доч­но­го клуб­ка.

Рис. Схе­ма де­на­ту­ра­ции бел­ко­вой мо­ле­ку­лы

(а – ис­ход­ное со­стоя­ние; б – об­ра­ти­мая де­на­ту­ра­ция; в – не­об­ра­ти­мая де­на­ту­ра­ция)

Де­на­ту­ра­ция бел­ка в за­ви­си­мо­сти от её сте­пе­ни со­про­во­ж­да­ет­ся на­ру­ше­ни­ем вто­рич­ной, тре­тич­ной и чет­вер­тич­ной струк­ту­ры и из­ме­не­ни­ем оп­ти­че­ских (спек­траль­ных) свойств, из­ме­не­ни­ем ре­ак­тив­но­сти от­дель­ных хи­ми­че­ских груп­пи­ро­вок, оп­ре­де­ляю­щих свой­ст­ва бел­ка, на­при­мер, ка­та­ли­ти­че­скую ак­тив­ность фер­мен­та. Де­на­ту­ра­ция бел­ка мо­жет про­ис­хо­дить под дей­ст­ви­ем раз­лич­ных фак­то­ров – по­вы­шен­ной тем­пе­ра­ту­ры, ор­га­ни­че­ских рас­тво­ри­те­лей, ульт­ра­фио­ле­то­вой или ио­ни­зи­рую­щей ра­диа­ции, ки­слой или ще­лоч­ной ре­ак­ции сре­ды, ио­нов тя­жё­лых ме­тал­лов, де­на­ту­ри­рую­щих ве­ществ (мо­че­ви­ны или гуа­ни­дин­хло­ри­да), вы­зы­ваю­щих раз­рыв во­до­род­ных свя­зей.

По­сколь­ку де­на­ту­ра­ция бы­ва­ет об­ра­ти­мой и не­об­ра­ти­мой, в прин­ци­пе бел­ки спо­соб­ны к ре­на­ту­ра­ции – вос­ста­нов­ле­нию на­тив­ной кон­фор­ма­ции бел­ко­вой мо­ле­ку­лы, со­про­во­ж­даю­ще­му­ся ре­ге­не­ра­ци­ей его чет­вер­тич­ной, тре­тич­ной и вто­рич­ной струк­тур и об­ре­те­нию уте­рян­ных био­ло­ги­че­ских свойств. Ре­на­ту­ра­ция, как пра­ви­ло, про­те­ка­ет при пре­кра­ще­нии воз­дей­ст­вия де­на­ту­ри­рую­ще­го фак­то­ра или аген­та и воз­мож­на толь­ко в том слу­чае, ко­гда в ре­зуль­та­те де­на­ту­ра­ции не дос­ти­га­ет­ся кри­ти­че­ский уро­вень по­вре­ж­де­ния бел­ко­вой мо­ле­ку­лы.

Из­ме­не­ния, по­доб­ные де­на­ту­ра­ции и ре­на­ту­ра­ции, на­зы­ва­ют­ся кон­фор­ма­ци­он­ны­ми флук­туа­ция­ми бел­ко­вой мо­ле­ку­лы и иг­ра­ют важ­ную роль в ре­гу­ли­ро­ва­нии био­хи­ми­че­ских про­цес­сов в жи­вой клет­ке.