Oqsillardagi barqarorlikni tahlil qilish. Folding degradatsiyasi

20 
Protein qatlamlari: suvning rolini va Reynolds sonining past muhitini tushunish, 
chunki peptid zanjiri ribosoma va burmalardan paydo bo'ladi. 
Jarayonning dastlabki bosqichlarida oqsillarni katlama mexanizmi uchta 
determinantga ega. Birinchidan, harakatlanuvchi suv molekulalari inertial 
komponentsiz past Reynolds soni fizikasi qoidalariga bo'ysunadi. Molekulyar 
harakat bir zumda va o'lchamga sezgir emas. Ribosomadan chiqadigan oqsillar 
tashqi kuchsiz harakatlanadi va aylanadi, agar ular shaklini o'zgartirsa, 
translokatsion samaradorlikni oshiradigan spiral tuzilmalarni hosil qiladi va 
ko'paytiradi. Shakl o'zgarganda yoki harakatlantiruvchi kuch to'xtasa, oldinga 
harakat to'xtaydi. Ikkinchidan, kvant maydoni nazariyasini suv tuzilishiga tatbiq 
etish erigan atmosfera gazlarini chiqarib yuboradigan qattiq o'lchamdagi past 
zichlikdagi kogerent birliklarning o'z-o'zidan paydo bo'lishini taxmin qiladi. Ham 
kogerent, ham kogerent bo'lmagan domenlarga ega tuzilgan suv qatlamlari yangi 
oqsil atrofida qobiq hosil qiladi. Hidrofob aminokislotalarning yuzasi suv bilan 
aloqa qilishdan erigan atmosfera gazlarining kichik nano pufakchalari, o'rtacha 5 
yoki 6 molekula bilan himoyalangan, ular tebranadi va hatto keng tarqalgan 
rezonansli nanopufakchalarni ham o'ziga tortadi. Bu kuch kvant effektlaridan kelib 
chiqadi, faqat tizim tebranish elektromagnit maydon ichida bo'lganda va u bilan 
o'zaro ta'sir qilganda paydo bo'ladi. Yangi e'tirof etilgan kvant kuchi peptidni keskin 
egib, oqsillarni katlama yo'lini belgilovchi dinamik maydonning bir qismidir.
Uchinchidan, oqsillarning uchinchi darajali qatlamlanishini qo'zg'atuvchi kuch 
har bir hidrofobik aminokislota holatidagi burmalardan kelib chiqadi, bu hidrofobik 
aminokislotalarning sirt ta'sirini kamaytiradi va oqsil bo'ylab tarqaladi. Umumiy 
egilish 360 ° ga yetganda, suv qobig'ining etakchi segmenti orqa segmentni kesib 
o'tadi. Ushbu sterik o'z-o'zidan kesishish suvni qobiqning bir-biriga yopishgan 
segmentlaridan chiqarib yuboradi va Nyutonning ikkinchi qonuniga binoan 
polipeptid zanjirini teskari yo'nalishda harakatga keltiradi. Binobarin, biz sanab 
o'tadigan va muhokama qiladigan juda kam istisnolardan tashqari, uchinchi darajali 
tuzilmalar oqsillarni katlamaning dastlabki bosqichlarini va oqsilning umumiy 
shaklini boshqaradigan hidrofobik aminokislotalarsiz oqsillarda mavjud emas. 

21 
Shunday qilib, oqsillar faqat cheklangan miqdordagi shakllarni qabul qiladi. 
To'rtlamchi tuzilmalarning shakllanishi hidrofobik aminokislotalarning yo'qligi 
bilan har doim ham to'sqinlik qilmaydi. uchinchi darajali tuzilmalar hidrofobik 
aminokislotalarsiz oqsillarda yo'q, ular oqsillarni katlamaning dastlabki 
bosqichlarini va oqsilning umumiy shaklini nazorat qiladi. Shunday qilib, oqsillar 
faqat cheklangan miqdordagi shakllarni qabul qiladi. To'rtlamchi tuzilmalarning 
shakllanishi hidrofobik aminokislotalarning yo'qligi bilan har doim ham to'sqinlik 
qilmaydi. uchinchi darajali tuzilmalar hidrofobik aminokislotalarsiz oqsillarda yo'q, 
ular oqsillarni katlamaning dastlabki bosqichlarini va oqsilning umumiy shaklini 
nazorat qiladi. Shunday qilib, oqsillar faqat cheklangan miqdordagi shakllarni qabul 
qiladi. To'rtlamchi tuzilmalarning shakllanishi hidrofobik aminokislotalarning 
yo'qligi bilan har doim ham to'sqinlik qilmaydi. 
Fiziologik sharoitda oqsil o'z-o'zidan tartibsizlik 
⇌ "katlama" deb ataladigan 
o'tishni boshdan kechiradi. Protein polimeri ochilganda juda moslashuvchan, lekin 
katlanganda o'zining noyob, uch o'lchovli tuzilishini qabul qiladi. Hozirgi 
eksperimental bilimlar, birinchi navbatda, eritmadagi termodinamik o'lchovlardan 
yoki rentgen kristallografiyasi yoki NMR spektroskopiyasi orqali aniqlangan 
alohida molekulalarning tuzilmalaridan kelib chiqadi. Birinchisidan biz turli xil 
erituvchi/kosolvent sharoitlarida yuzlab oqsillarning buklangan va ochilgan 
shakllari o'rtasidagi entalpiya, entropiya va erkin energiya farqlarini bilamiz. 
Ikkinchisidan biz vodorod bilan bog'langan strukturaviy elementlar, a-spiral va b-
varaqning iskalalarida qurilgan ≈35 000 oqsilning strukturalarini bilamiz. Anfinsen 
aminokislotalar ketma-ketligining o'zi oqsil tuzilishini aniqlash uchun etarli 
ekanligini ko'rsatdi, ammo o'z-o'zini yig'ish uchun javobgar bo'lgan molekulyar 
mexanizm ochiq savol bo'lib qolmoqda, ehtimol biokimyodagi eng asosiy ochiq 
savol. Bu istiqbol gibriddir: qisman ko'rib chiqish, qisman taklif. Birinchidan, biz 
so'nggi yarim asrda ishlab chiqilgan va hozirgi tafakkur bilan yakunlangan oqsil 
qatlamlari haqidagi asosiy g'oyalarni umumlashtiramiz. Shu nuqtai nazardan, yon 
zanjirning o'zaro ta'sirining energetikasi katlama jarayonida ustunlik qiladi, bu 
zanjirni katlama sharoitida o'z-o'zini tashkil etishga undaydi. Keyinchalik, 

22 
inventarizatsiyadan so'ng, biz ustunlikdagi yon zanjir/umurtqa paradigmasini 
o'zgartiradigan muqobil modelni taklif qilamiz. Bu erda umurtqa pog'onasi vodorod 
bog'larining energiyalari katlama jarayonida ustunlik qiladi, burmalangan holatda 
oldindan tashkil etish.
Ukturalarini bilamiz. Anfinsen aminokislotalar ketma-ketligining o'zi oqsil 
tuzilishini aniqlash uchun etarli ekanligini ko'rsatdi, ammo o'z-o'zini yig'ish uchun 
javobgar bo'lgan molekulyar mexanizm ochiq savol bo'lib qolmoqda, ehtimol 
biokimyodagi eng asosiy ochiq savol. Bu istiqbol gibriddir: qisman ko'rib chiqish, 
qisman taklif. Birinchidan, biz so'nggi yarim asrda ishlab chiqilgan va hozirgi 
tafakkur bilan yakunlangan oqsil qatlamlari haqidagi asosiy g'oyalarni 
umumlashtiramiz. Shu nuqtai nazardan, yon zanjirning o'zaro ta'sirining energetikasi 
katlama jarayonida ustunlik qiladi, bu zanjirni katlama sharoitida o'z-o'zini tashkil 
etishga undaydi. Keyinchalik, inventarizatsiyadan so'ng, biz ustunlikdagi yon 
zanjir/umurtqa paradigmasini o'zgartiradigan muqobil modelni taklif qilamiz. Bu 
erda umurtqa pog'onasi vodorod bog'larining energiyalari katlama jarayonida 
ustunlik qiladi, burmalangan holatda oldindan tashkil etish. Keyin, 
PNAS ogohlantirishlari uchun ro'yxatdan o'ting. 
Yangi maqolalar haqida ogohlantirish oling yoki maqola keltirilsa, ogohlantirish 
oling. 
Proteinlar aminokislotalar qoldiqlarining chiziqli, tarvaqaylab ketgan 
polimerlari bo'lib, ular oqsil burmalari deb ataladigan 
⇌ tartibli o'tish jarayoniga 
qaytishi mumkin. Tegishli sharoitlarda ko'pchilik oqsillarning tartiblangan shaklini 
amalga oshirish uchun zarur bo'lgan barcha ma'lumotlar ularning chiziqli ketma-
ketligida kodlangan; Tartibsiz zanjirni o'zining noyob, biologik jihatdan tegishli uch 
o'lchovli tuzilishiga yo'naltirish uchun hech qanday yordamchi komponentlar kerak 
emas ( 1 ). Bir oz tuzli suvda va fiziologik haroratda ko'pchilik oqsillar o'z-o'zidan 
yig'iladi. 
Aslida, ko'pchilik biologik komponentlar o'z-o'zidan o'z-o'zidan yig'iladi, 
uchta asosiy shablonga asoslangan jarayon (ko'paytirish, transkripsiya va tarjima) 
dan tashqari. Ribosoma kabi kattaroq birikmalar iterativ tarzda kichikroq 

23 
kompozitlardan o'z-o'zidan yig'iladi, yuqoridan pastga tuzilmaviy ierarxiya bo'lib, 
oxir-oqibat oqsil monomerlari bilan tugaydi va ular o'zlarini yig'adilar. Hayot o'z-
o'zini yig'ish jarayonlariga asoslanadi va biz oqsillarni katlamadan boshlab ularni 
tushuntirishga harakat qilamiz. Biroq, Gyote aytganidek, "Ko'rish eng qiyin narsa - 
bu bizning ko'z o'ngimizda bo'lgan narsadir". 
Ushbu nuqtai nazar so'nggi yarim asrlik tadqiqotlar davomida ularning 
rivojlanishini kuzatib, hozirgi fikrlashga turtki bo'lgan asoslarni ochishga harakat 
qiladi. Keyin biz hozirgi fikrlash tarziga shubha qilamiz va ma'lum faktlarni tubdan 
boshqacha talqin qilishni taklif qilamiz. Qisqacha aytganda, yon zanjirning o'zaro 
ta'siri birinchi navbatda oqsillar orasidagi konformatsion farqlar uchun javobgardir, 
chunki qoldiq magistrallar kimyoviy jihatdan ekvivalent va shuning uchun 
kamsituvchi kuchga ega emas. Ushbu to'g'ri fikrdan farqli o'laroq, biz, aslida, 
umurtqa pog'onasi katlamni aniqlash uchun birinchi navbatda javobgar ekanligini 
taklif qilamiz, chunki katlama jarayonida peptid vodorod aloqalari hukmronlik 
qiladi. Hatto molekulyar ichki qismdagi bir yoki ikkita qoniqtirilmagan vodorod 
aloqalari ham odatdagi globulyar oqsil uchun katlamaning butun erkin energiyasini 
muvozanatlashtiradi. Albatta, boshqa omillar ham buklangan holatni ma'qullaydi 
yoki rad etadi, ammo magistral vodorod bog'lanishi ularning barchasidan ustundir.
Bu erda biz qat'iy burilishlar va halqalar bilan o'zaro bog'langan a-spiral va b-
ipchalarning burmasi, iskala va bu molekulyar skeletda ishlab chiqilgan batafsil 
atom tuzilishini ajratamiz. Yagona domenli oqsillar uchun faqat cheklangan 
miqdordagi skafoldlar mumkin; boshqalar sterik mumkin emasligi va/yoki vodorod 
bog'lanishini qondirishning yo'qligi bilan istisno qilinadi. Ushbu magistralga 
asoslangan nazariya osmolitlarni himoya qiluvchi eritma termodinamikasidan 
yordam oladi, bu esa o'z ta'sirini yon zanjirlarga emas, balki asosan umurtqa 
suyagiga ta'sir qilish orqali buklanishni kuchaytiradi. Endi biz ushbu g'oyalarni 
batafsil ishlab chiqamiz. qattiq burilishlar va halqalar bilan o'zaro bog'langan a-
spirallar va b-torlar iskala va bu molekulyar skeletda ishlab chiqilgan batafsil atom 
tuzilishi. Yagona domenli oqsillar uchun faqat cheklangan miqdordagi skafoldlar 
mumkin; boshqalar sterik mumkin emasligi va/yoki vodorod bog'lanishini 

24 
qondirishning yo'qligi bilan istisno qilinadi. Ushbu magistralga asoslangan nazariya 
osmolitlarni himoya qiluvchi eritma termodinamikasidan yordam oladi, bu esa o'z 
ta'sirini yon zanjirlarga emas, balki asosan umurtqa suyagiga ta'sir qilish orqali 
buklanishni kuchaytiradi. Endi biz ushbu g'oyalarni batafsil ishlab chiqamiz. qattiq 
burilishlar va halqalar bilan o'zaro bog'langan a-spirallar va b-torlar iskala va bu 
molekulyar skeletda ishlab chiqilgan batafsil atom tuzilishi. Yagona domenli 
oqsillar uchun faqat cheklangan miqdordagi skafoldlar mumkin; boshqalar sterik 
mumkin emasligi va/yoki vodorod bog'lanishini qondirishning yo'qligi bilan istisno 
qilinadi. Ushbu magistralga asoslangan nazariya osmolitlarni himoya qiluvchi 
eritma termodinamikasidan yordam oladi, bu esa o'z ta'sirini yon zanjirlarga emas, 
balki asosan umurtqa suyagiga ta'sir qilish orqali buklanishni kuchaytiradi. Endi biz 
ushbu g'oyalarni batafsil ishlab chiqamiz. boshqalar sterik mumkin emasligi va/yoki 
vodorod bog'lanishini qondirishning yo'qligi bilan istisno qilinadi. Ushbu 
magistralga 
asoslangan 
nazariya 
osmolitlarni 
himoya 
qiluvchi 
eritma 
termodinamikasidan yordam oladi, bu esa o'z ta'sirini yon zanjirlarga emas, balki 
asosan umurtqa pog'onasiga ta'sir qilish orqali katlanishga yordam beradi. Endi biz 
ushbu g'oyalarni batafsil ishlab chiqamiz. boshqalar sterik mumkin emasligi va/yoki 
vodorod bog'lanishini qondirishning yo'qligi bilan istisno qilinadi. Ushbu 
magistralga 
asoslangan 
nazariya 
osmolitlarni 
himoya 
qiluvchi 
eritma 
termodinamikasidan yordam oladi, bu esa o'z ta'sirini yon zanjirlarga emas, balki 
asosan umurtqa pog'onasiga ta'sir qilish orqali katlanishga yordam beradi. Endi biz 
ushbu g'oyalarni batafsil ishlab chiqamiz. 
Proteinlar o'z-o'zidan o'z-o'zidan yig'ilishi mumkinligi haqidagi xulosa 
Anfinsenning Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan tajribalariga asoslangan bo'lib, 
unda protein ribonukleazasi probirkada teskari denatüratsiya/renaturatsiya qilinishi 
mumkin ( 2 ). Tuzilishi ham, biologik faolligi ham denaturatsiya sharoitida bekor 
qilinadi, lekin fiziologik sharoitga qaytgandan so'ng o'z-o'zidan tiklanadi. O'shandan 
beri Anfinsen tajribasidagi o'zgarishlar yuzlab yoki minglab boshqa oqsillar uchun 
muvaffaqiyatli takrorlandi. Kamroq tartibli populyatsiyadan ko'proq tartiblangan 
populyatsiyaga o'z-o'zidan buklanadigan o'tish tushuntirishni talab qiladi. 

25 
Anfinsenning o'z tushuntirishi termodinamik gipoteza bo'lib, u fiziologik sharoitda 
oqsil populyatsiyasi o'zining tug'ilgan holatida Gibbsning erkin energiyasida 
minimal darajaga etadi, degan postulatdir. Shu nuqtai nazardan, oqsil eritmasidagi 
har bir alohida molekula ochiladigan sharoitlarda astronomik darajada tasavvur 
qilinadigan konformatsiyalarni qabul qilishi mumkin. Katlama sharoitiga o'tgandan 
so'ng, butun populyatsiya o'z-o'zidan oqsilning o'zi va uning erituvchi muhiti bilan 
o'zaro ta'sirini optimallashtiradigan konformatsiya tomon yo'naltiriladi. Boshqacha 
qilib aytganda, katlamali o'tish kimyoviy potentsialni minimallashtirish uchun o'z-
o'zidan harakatlanishning natijasidir. Gibbs kimyoviy potentsialni potentsial 
energiyaning boshqa ifodalariga, masalan, elektr potentsialiga o'xshash qilib yaratdi. 
kuchlanish darajasidagi har qanday farqni minimallashtirish uchun oqim ikki qutb 
o'rtasida o'z-o'zidan oqadi. Keyingi talqinlarga qaramay, termodinamik gipoteza 
oddiygina oqsillar erkin energiya tepaligidan dumalab tushayotgan to'p kabi 
o'zlarining tabiiy holatiga buklanishlari haqidagi bayonotdir. 
Anfinsen, ko'p yillar oldin Vu ( 3 ) va Mirskiy va Pauling ( 4 ) singari, aniq 
termodinamik nuqtai nazardan oqsil katlamasini tuzdi. Orqaga nazar tashlaydigan 
bo'lsak, bu yondashuv hali ham to'liq mos ko'rinadi. Eksperimental qiziqish 
uyg'otadigan ko'plab kichik oqsillar hamma yoki hech qanday tarzda katlanadi ( 5 ). 
Harorat yoki kimyoviy denaturant kabi strukturani buzuvchi omilning 
populyatsiyaning katlamli qismiga nisbatan grafigi sigmasimon (ya'ni, yuqori 
darajada kooperativ) egri ( 6 ) hosil qiladi ( 1-rasm).). Egri chiziqning o'rta nuqtasida 
aholining yarmi buklangan, yarmi ochilgan va qisman buklangan oraliq 
mahsulotlarning populyatsiyasi ahamiyatsiz. Bunday xatti-harakatlar oraliq 
holatlarning ketma-ketligini kuzatish orqali reaktsiyani kuzatishga intilayotgan 
kimyogar uchun umidsizlikdir. Ammo bu termodinamist uchun soddalashtiruvchi 
tasodif bo'lib, u endi katlama jarayonini K eq = [N]/[U] muvozanat konstantasi bilan 
haqiqiy kimyoviy muvozanat, U(nkatlangan) 
⇌ N(ative) sifatida ifodalay oladi. 
buklangan va ochilgan populyatsiyalar orasidagi erkin energiya farqi D G 
konformatsion0 = - RT ln K ekv ( R - gaz konstantasi; T - mutlaq harorat). DG 

26 
konformatsion0 yuzlab oqsillar uchun o'lchandi va odatiy qiymatlar -5 dan -15 kkal 
/ mol ( 7 ) orasida tor diapazonga to'g'ri keladi. 
Edman degradatsiyasi oqsillarni tavsiflash uchun qimmatli vosita bo'lib 
qolmoqda N-terminus. 
Odatda buyurtma qilingan ketma-ketlikni topishga urinishdan oldin 
oqsilning tartibsiz aminokislota tarkibini bilish maqsadga muvofiqdir, chunki 
bu bilimlar ketma-ketlikdagi xatolarni aniqlashni osonlashtirish yoki noaniq 
natijalarni farqlash uchun ishlatilishi mumkin. Ayrim aminokislotalarning 
chastotasi haqidagi bilimlardan qaysi birini tanlash uchun foydalanish 
mumkin proteaz oqsilni hazm qilish uchun ishlatish. Past darajadagi nostandart 
aminokislotalarning (masalan, norleusin) oqsillarga noto'g'ri qo'shilishi h am 
aniqlanishi 
mumkin.
[1]
 Odatda 
deb 
ataladigan 
umumlashtirilgan 
usul aminokislotalar tahlili
[2]
 aminokislotalar chastotasini aniqlash uchun 
quyidagilar: 
1. 
Ma'lum miqdordagi oqsilni tarkibiga kiruvchi aminokislotalarga 
gidroliz qiling. 
2. 
Aminokislotalarni qandaydir tarzda ajratib oling va miqdorini 
aniqlang. 

Download 486.26 Kb.