12.1. Методы изучения свойств белков
Изучение белков возможно на уровне первичной, вторичной, третичной и четвертичной структур.
Первичная структура - последовательность аминокислот в полипептидной цепи (особенности - наличие мотивов, сохраняющихся в процессе эволюции). Мотивы - короткие консервативные регионы (часто 10-20 аминокислот), важные для функции белка; простые мотивы включают трансмембранные домены и сайты фосфорилирования. Первичная аминокислотная последовательность позволяет делать надежные предсказания ряда физико-химических свойств белка (например, молекулярного веса).
Вторичная структура - локальное упорядочение фрагмента полипептидной цепи:
► α-спирали - плотные витки вокруг длинной оси молекулы, стабилизированы водородными связями между H и O пептидных групп, отстоящих друг от друга на четыре звена. Спираль нарушают электростатические взаимодействия глутаминовой кислоты, лизина, аргинина. Расположенные близко друг к другу остатки аспараги-на, серина, треонина и лейцина могут стерически мешать образованию спирали, остатки пролина вызывают изгиб цепи и также нарушают α-спирали;
► β-листы (складчатые слои) - несколько зигзагообразных полипептидных цепей антипараллельной ориентации, в которых водородные связи образуются между относительно удаленными друг от друга (0,347 нм на аминокислотный остаток) в первичной структуре аминокислотами или разными цепями белка, а не близко расположенными, как в α-спирали. Для образования β-листов важны
небольшие размеры боковых групп аминокислот, преобладают обычно глицин и аланин;
► π-спирали;
► 310-спирали;
► неупорядоченные фрагменты.
Современные алгоритмы предсказания вторичной структуры используют разные подходы, в частности, по аминокислотной последовательности белка с неизвестной структурой делаются предсказания вторичной структуры - отнесение участков последовательности к спиралям или тяжам листов; множественное выравнивание последовательностей с выбором наиболее успешных вариантов (около 70-75%).