Back to chapter

3.5:

ГлобулярныС ΠΈ волокнистыС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Globular and Fibrous Proteins

Languages

Share

Π‘Π΅Π»ΠΊΠΈ ΡΠ²ΠΎΠ»ΡŽΡ†ΠΈΠΎΠ½ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Π»ΠΈ, ΠΈ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ»ΠΈ ΡΠΏΠΎΡΠΎΠ±Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠ²Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ Ρ‡Π΅Ρ‚Π²Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ структуры ΠΈ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎΠ±Π»ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Π΅ комплСксы, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅ Π½ΡƒΠΆΠ½Ρ‹ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΊΡ€ΡƒΠΏΠ½Ρ‹Π΅ ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ»Ρ‹, Π° Π½Π΅ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ Π΄Π»ΠΈΠ½Π½Ρ‹Π΅ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ аминокислот. Π‘ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² ΠΏΠΎΠΏΠ°Π΄Π°ΡŽΡ‚ Π² ΠΎΠ΄Π½Ρƒ ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… ΠΊΠ°Ρ‚Π΅Π³ΠΎΡ€ΠΈΠΉ, глобулярныС ΠΈ волокнистыС. ГлобулярныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ°ΠΊΡ‚Π½Ρ‹, Π° ΠΈΡ… аминокислотная Ρ†Π΅ΠΏΡŒ свёрнута Π² ΡΡ„Π΅Ρ€ΠΎΠΈΠ΄Π°Π»ΡŒΠ½ΡƒΡŽ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒ.Π˜Ρ… Π²Ρ‚ΠΎΡ€ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ структуры ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ собой смСсь Π°Π»ΡŒΡ„Π°-спиралСй ΠΈ Π±Π΅Ρ‚Π°-листов. Π‘ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ Π²Π½ΡƒΡ‚Ρ€ΠΈΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ глобулярными ΠΈ водорастворимыми, ΠΊ Π½ΠΈΠΌ относятся, Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€, ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΠ΅ энзимы ΠΈ Ρ„Π°ΠΊΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ транскрипции. Π’ этих структурах, Π³ΠΈΠ΄Ρ€ΠΎΡ„ΠΎΠ±Π½Ρ‹Π΅ аминокислоты ΠΏΠ»ΠΎΡ‚Π½ΠΎ ΡƒΠΏΠ°ΠΊΠΎΠ²Π°Π½Ρ‹ Π² сСрСдинС сфСричСской структуры, Π² Ρ‚ΠΎ врСмя ΠΊΠ°ΠΊ Π³ΠΈΠ΄Ρ€ΠΎΡ„ΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Π΅ аминокислоты находятся Π½Π° внСшнСй повСрхности.Π’Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ глобулярныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌ Π² Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… конфигурациях, формируя Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ Ρ‚ΠΈΠΏΡ‹ структур, Π²ΠΊΠ»ΡŽΡ‡Π°Ρ Ρ„ΠΈΠ»Π°ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎΠΌΠ΅Ρ€Π½Ρ‹Π΅ комплСксы. МногиС ΠΈΠ· Π½ΠΈΡ… ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΡƒΡŽΡ‚ Ρ‡Π΅Ρ‚Π²Π΅Ρ€Ρ‚ΠΈΡ‡Π½ΡƒΡŽ структуру, Π΅Π΄ΠΈΠ½Ρ‹ΠΉ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΉ Π±Π»ΠΎΠΊ, состоящий ΠΈΠ· Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ Ρ‡Π΅ΠΌ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ Ρ†Π΅ΠΏΠΈ аминокислот. НапримСр, Π³Π΅ΠΌΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΠΈΠ½ Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΎΠ½ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚, ΠΊΠ°ΠΊ Ρ‚Π΅Ρ‚Ρ€Π°ΠΌΠ΅Ρ€, состоящий ΠΈΠ· Π΄Π²ΡƒΡ… Π°Π»ΡŒΡ„Π° ΠΈ Π΄Π²ΡƒΡ… Π±Π΅Ρ‚Π°-ΠΏΠΎΠ΄Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»Π΅Π½ΠΈΠΉ.Π•Ρ‰Π΅ Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΊΡ€ΡƒΠΏΠ½Ρ‹Π΅ структуры ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ построСны, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΡˆΠ°Ρ€ΠΎΠ²ΠΈΠ΄Π½Ρ‹ΠΉ Π±Π΅Π»ΠΎΠΊ связываСтся с ΠΎΠ΄Π½ΠΈΠΌ ΠΈΠ»ΠΈ нСсколькими Π΄ΠΎΠΏΠΎΠ»Π½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ Π±Π΅Π»ΠΊΠ°ΠΌΠΈ. НапримСр, Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ½ΠΎΠ²Ρ‹ΠΉ Ρ„ΠΈΠ»Π°ΠΌΠ΅Π½Ρ‚ образуСтся, ΠΊΠΎΠ³Π΄Π° ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΎ глобулярных ΠΌΠΎΠ½ΠΎΠΌΠ΅Ρ€ΠΎΠ² Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ½Π° ΠΎΠ±ΡŠΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΡΡŽΡ‚ΡΡ вмСстС для создания Π΄Π»ΠΈΠ½Π½Ρ‹Ρ… ΡΠΏΠΈΡ€Π°Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ²Ρ‹Ρ… Ρ†Π΅ΠΏΠ΅ΠΉ. Π’ ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ ΠΎΡ‚ ΠΊΠΎΠΌΠΏΠ°ΠΊΡ‚Π½Ρ‹Ρ… глобулярных Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ², волокнистыС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ часто Π±Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ располоТСны Π²ΠΎ Π²Π½Π΅ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠΉ ΠΌΠ°Ρ‚Ρ€ΠΈΡ†Π΅, ΠΎΠ±Π΅ΡΠΏΠ΅Ρ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ структуру, ΠΈ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ ΡƒΠ΄Π»ΠΈΠ½Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡ‹.ВолокнистыС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ состоят Π»ΠΈΠ±ΠΎ ΠΈΠ· Π°Π»ΡŒΡ„Π° спиралСй, Π»ΠΈΠ±ΠΎ ΠΈΠ· Π±Π΅Ρ‚Π°-листов, Π½ΠΎ Ρ€Π΅Π΄ΠΊΠΎ ΠΈΠ· смСси Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ, ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ. Они часто ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ Π³ΠΈΠ΄Ρ€ΠΎΡ„ΠΎΠ±Π½Ρ‹Π΅ аминокислоты Π½Π° ΠΈΡ… Π²Π½Π΅ΡˆΠ½ΠΈΡ… повСрхностях, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ Π²Π·Π°ΠΈΠΌΠΎΠ΄Π΅ΠΉΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ ΠΌΠΎΠ½ΠΎΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ для формирования Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΊΡ€ΡƒΠΏΠ½Ρ‹Ρ… структур. НапримСр, ΠΊΠΎΠ»Π»Π°Π³Π΅Π½ волокнистый Π±Π΅Π»ΠΎΠΊ, состоящий ΠΈΠ· Ρ€Π°ΡΡˆΠΈΡ€Π΅Π½Π½ΠΎΠΉ Π°Π»ΡŒΡ„Π°-спирали.Π’Ρ€ΠΈ спирали ΡΠΊΡ€ΡƒΡ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌ, для создания структуры, которая называСтся ΡΠΏΠΈΡ€Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΊΠ°Ρ‚ΡƒΡˆΠΊΠΎΠΉ. ΠšΠΎΠ»Π»Π°Π³Π΅Π½ΠΎΠ²Ρ‹Π΅ Ρ„ΠΈΠ±Ρ€ΠΈΠ»Π»Ρ‹ ΠΎΠ±Π΅ΡΠΏΠ΅Ρ‡ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ структуру ΠΈ Π³ΠΈΠ±ΠΊΠΎΡΡ‚ΡŒ Π² ΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ Ρ‚ΠΊΠ°Π½ΠΈ. Π‘Π΅Π»ΠΎΠΊ Ρ„ΠΈΠ±Ρ€ΠΎΠΈΠ½ это ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ волокнистого Π±Π΅Π»ΠΊΠ°, состоящСго ΠΈΠ· Π±Π΅Ρ‚Π°-листов.Π­Ρ‚ΠΎ Ρ‚ΠΎΡ‚ самый Π±Π΅Π»ΠΎΠΊ ΡˆΡ‘Π»ΠΊΠ°, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ позволяСт нитям ΡˆΡ‘Π»ΠΊΠ° Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ ΠΈ Π³ΠΈΠ±ΠΊΠΈΠΌΠΈ, ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ‡Π½Ρ‹ΠΌΠΈ ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠ²Ρ€Π΅ΠΌΠ΅Π½Π½ΠΎ.

3.5:

ГлобулярныС ΠΈ волокнистыС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ

МногиС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΌΠΎΠΆΠ½ΠΎ Ρ€Π°Π·Π΄Π΅Π»ΠΈΡ‚ΡŒ Π½Π° Π΄Π²Π° ΠΎΡ‚Π΄Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… ΠΏΠΎΠ΄Ρ‚ΠΈΠΏΠ° β€” глобулярныС ΠΈ фибриллярныС. Π­Ρ‚ΠΈ Π΄Π²Π° Ρ‚ΠΈΠΏΠ° Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΠΎ своим Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°ΠΌ ΠΈ растворимости.

ГлобулярныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ, Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ извСстныС ΠΊΠ°ΠΊ сфСропротСины, ΠΎΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΈΠΌΠ΅ΡŽΡ‚ ΠΏΡ€ΠΈΠ±Π»ΠΈΠ·ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎ ΠΊΡ€ΡƒΠ³Π»ΡƒΡŽ Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΡƒ. Они содСрТат смСсь аминокислот Ρ€Π°Π·Π½Ρ‹Ρ… Ρ‚ΠΈΠΏΠΎΠ² ΠΈ Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚ΠΈ Π² ΠΈΡ… ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… структурах. ГлобулярныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ Π²Ρ‹ΠΏΠΎΠ»Π½ΡΡŽΡ‚ мноТСство Ρ€Π°Π·Π»ΠΈΡ‡Π½Ρ‹Ρ… Ρ„ΡƒΠ½ΠΊΡ†ΠΈΠΉ, Π½Π°ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Ρ‹, ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Π΅ мСссСндТСры ΠΈ молСкулярныС пСрСносчики. Π­Ρ‚ΠΈ Ρ€ΠΎΠ»ΠΈ часто Ρ‚Ρ€Π΅Π±ΡƒΡŽΡ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ Π±Ρ‹Π»ΠΈ растворимы Π² Π²ΠΎΠ΄Π½ΠΎΠΉ срСдС ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ. Они Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ Ρ‡ΡƒΠ²ΡΡ‚Π²ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹ ΠΊ измСнСниям ΠΎΠΊΡ€ΡƒΠΆΠ°ΡŽΡ‰Π΅ΠΉ срСды, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΠΌ ΠΊΠ°ΠΊ pH ΠΈ Ρ‚Π΅ΠΌΠΏΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΡƒΡ€Π°.  ΠŸΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ глобулярных Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ Π³Π΅ΠΌΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΠΈΠ½, ΠΈΠΌΠΌΡƒΠ½ΠΎΠ³Π»ΠΎΠ±ΡƒΠ»ΠΈΠ½ ΠΈ ΠΏΡ€ΠΎΡ‚Π΅ΠΈΠ½ΠΊΠΈΠ½Π°Π·Π° А .

ЀибриллярныС Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΏΡ€Π΅Π΄ΡΡ‚Π°Π²Π»ΡΡŽΡ‚ собой Π΄Π»ΠΈΠ½Π½Ρ‹Π΅ ΠΈ ΡƒΠ·ΠΊΠΈΠ΅ Π±Π΅Π»ΠΊΠΈ ΠΈΠ»ΠΈ ΡΠΎΠ±ΠΈΡ€Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π² Π΄Π»ΠΈΠ½Π½Ρ‹Π΅ ΠΈ Ρ‚ΠΎΠ½ΠΊΠΈΠ΅ структуры.  Они ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΡΠΎΠ΄Π΅Ρ€ΠΆΠ°Ρ‚ΡŒ ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡŽΡ‰ΠΈΠ΅ΡΡ Π΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ†Ρ‹ ΠΈ, ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ»ΠΎ, состоят ΠΈΠ· Π°Π»ΡŒΡ„Π°-спиралСй ΠΈΠ»ΠΈ Π±Π΅Ρ‚Π°-листов, Π° Π² Ρ€Π΅Π΄ΠΊΠΈΡ… случаях – ΠΈΠ· смСси Ρ‚ΠΎΠ³ΠΎ ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠ³ΠΎ. Аминокислоты Π² ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΠΈΡ‡Π½ΠΎΠΉ структурС часто состоят ΠΈΠ· ΠΏΠΎΠ²Ρ‚ΠΎΡ€ΡΡŽΡ‰ΠΈΡ…ΡΡ аминокислотных ΠΏΠΎΡΠ»Π΅Π΄ΠΎΠ²Π°Ρ‚Π΅Π»ΡŒΠ½ΠΎΡΡ‚Π΅ΠΉ. Роль фибриллярных Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ² Π² ΠΏΠ΅Ρ€Π²ΡƒΡŽ ΠΎΡ‡Π΅Ρ€Π΅Π΄ΡŒ структурная.  МногиС ΠΈΠ· Π½ΠΈΡ… располоТСны Π²ΠΎ Π²Π½Π΅ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΡ‡Π½ΠΎΠΌ матриксС ΠΈ ΠΏΡ€ΠΈΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ Π² ΡΠΎΠ΅Π΄ΠΈΠ½ΠΈΡ‚Π΅Π»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… тканях для придания прочности ΠΈ подвиТности суставам. ΠžΠ±Ρ‹Ρ‡Π½ΠΎ ΠΎΠ½ΠΈ Π½Π΅ растворимы Π² Π²ΠΎΠ΄Π΅, ΠΎΠ΄Π½Π°ΠΊΠΎ ΠΎΠ½ΠΈ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ растворимы Π² ΡΠΈΠ»ΡŒΠ½Ρ‹Ρ… кислотах ΠΈΠ»ΠΈ основаниях.  КоллагСн, ΠΊΠ΅Ρ€Π°Ρ‚ΠΈΠ½, эластин, шСлк ΠΈ Ρ„ΠΈΠ±Ρ€ΠΈΠ½ ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ ΠΏΡ€ΠΈΠΌΠ΅Ρ€Π°ΠΌΠΈ фибриллярных Π±Π΅Π»ΠΊΠΎΠ². 

Suggested Reading

  1. 1PDB ID: 1GZX
    Paoli, M., Liddington, R., Tame, J., Wilkinson, A., Dodson, G. (1996)  Crystal Structure of T State Haemoglobin with Oxygen Bound at All Four Haems. J Mol Biol 256: 775
  2. 2PDB ID: 3UA0
    He, Y.X., Zhang, N.N., Li, W.F., Jia, N., Chen, B.Y., Zhou, K., Zhang, J., Chen, Y., Zhou, C.Z.
  3. (2012) N-Terminal Domain of Bombyx mori Fibroin Mediates the Assembly of Silk in Response to pH Decrease. J Mol Biol 418: 197-207
  4. H.M. Berman, J. Westbrook, Z. Feng, G. Gilliland, T.N. Bhat, H. Weissig, I.N. Shindyalov, P.E. Bourne. (2000) The Protein Data Bank Nucleic Acids Research, 28: 235-242.
  5. D. Sehnal, A.S. Rose, J. Kovca, S.K. Burley, S. Velankar (2018) Mol*: Towards a common library and tools for web molecular graphics MolVA/EuroVis Proceedings. doi:10.2312/molva.20181103