Теоретическое исследование барьеров внутреннего вращения и механизма сворачивания белков

• Автор: Башаров, Махмуд Ашыг-оглы
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Введение

Обзор литературы Глава 1. Концепция постгрансляционного сворачивания белков

1.1. Экспериментальное обоснованно концепции

1.2. Теоретическая основа концепции

1.2.1. Гипо геза случайного клубка

1.2.2. Термодинамическая гипотеза

1.2.3. Сворачивание белка как переход клубок глобула

1.3. Экспериментальное исследование проблемы сворачивания белков

1.3.1. Расплавленная глобула и сс предшественник

1.3.2. Феноменологичекие модели сворачивания белков

1.4. Теоретическое моделирование белковой структуры

1.4.1. Эмпирические модели предсказания белковой структуры
1.4.2. Аналитические модели фолдипга
1.4.2.1. Простые эмпирические потенциалы. Потенциальная энергия полипептндной цепи. Силовые поля
1.4.2.2. Приближение случайной энергии и эффективные потенциалы.
Решеточные модели белка
1.4.3. Учет влияния растворителя
1.5. Парадокс Левинталя
Глава 2. Концепция котрансляциоииого сворачивания белков
Заключение
Результаты и обсуждения
Часть первая. Барьеры внутреннего вращения БВВ в белках
Введение


Как считают, у белка в этом состоянии раскрепощены боковые группы, но основная часть главной цепи сохраняет свою архитектуру. Предполагается, что состояние расплавленной глобулы эквивалентно раннему интермедиату в процессе сворачивания белка, который происходит, но меньшей мере, в два этапа А , где , Л, соответственно обозначают денатурированный белок, расплавленная глобула, нативный белок. В состоянии расплавленной глобулы сегменты вторичной структуры белка высокоподвижны доступная поверхность значительна. Равновесный переход между расплавленной глобулой и нативным состоянием происходит кооперативно и сопровождается большим изменением теплоемкости и энтальпии. Расплавленная глобула обладает мативоподобной вторичной и медленно меняющейся третичной структурой. Состояние считается общим физическим состоянием различных белков i, . Основные критерии состояния расплавленной глобулы компактность, наличие вторичной структуры и отсутствие правильной третичной структуры i, а , . Разворачивание расплавленной глобулы происходит по принципу все или ничего. Это означает, что расплавленная глобула разделена от развернутого состояния цепи высоким потенциальным барьером. Расплавленная глобула имеет близкий к нативному белку ход цепи, но является одним из трех термодинамических состояний, наряду с нативным и развернутым. Предсказано v, i i. Состоянием расплавленной глобулы, как полагают, можно объяснить также некоторые генетические болезни v i, . Впоследствии было изобретено и четвертое термодинамическое состояние белка предшественник расплавленной глобулы или прерасплавленная глобула, которая менее упорядочена по сравнению с расплавленной глобулой, но более компактна и более упорядочена относительно развернутого состояния i, v v, v i, . Уверений . С учетом этого состояния, процесс сворачивания белка представляется как четырехстадийный, происходящий в три этапа через два промежуточные состояния. На основании накопленных экспериментальных данных предложен ряд моделей механизма сворачивания белков на феноменологическом уровне. Эти модели можно отнести к классу трехстадийный и разделить на два типа тс, которые предполагают, что доминирующими в сворачивании, белков являются объемные, дальнодсйствующис силы, т. Модепь нуклеациоиного роста предполагает, что начальным и определяющим в сворачивании белка является медленное образование в беспорядочной полипептидной цепи зародыша, ядра сворачивания . Ii . Далее цепь быстро сворачивается вокруг этого зародыша. Рост зародыша происходит через ряд быстро изменяющихся промежуточных состояний, который в конечном итоге приводит к формированию свернутого нативного состояния. Скорость сворачивания белка определяется скоростью формирования нуклсациониого центра. Разновидностью модели является модель сборки по частям i , согласно которой отдельные домены или субдомены белков сворачиваются независимо вокруг отдельных зародышей , . Модель нуклеационное коллапсирование . Согласно модели беспорядочная цепь коллапсирует сначала в более компактную форму, в которой в значительной степени сформированы неполярные ядра и вторичные структуры. Как полагают, процесс протекает не более пяти мсек. В коллапсированном состоянии полипептндная цепь обладает низкой термодинамической стабильностью. Во второй фазе происходит доформирование вторичной н формирование специфической третичной структуры. Изгибы и концы спиралей и листов на поверхности неразличимы. Проявляются нативоподобные элементы третичной структуры в виде субдоменов. Упаковка молекулы недостаточно плотная, боковые цепи достаточно подвижны. Вторая фаза, которая может состоять из нескольких кинетических шагов, происходит по времени от 5 до мсек. В третьей, заключительной стадии происходит одновременное образование нековалентиых взаимодействий, в результате чего достигается плотная, твердоподобная упаковка интерьера белка. Окончательно формируется вторичная структура внутри и на поверхности глобулы. Стадия протекает по времени до одной секунды и более , ii, . Диффузионпостопкповителъпая iiii модель. Иногда столкновение вызывает конденсацию микродо.