ПРЯМОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СУЩЕСТВОВАНИЯ ИНТЕРМЕДИАТА РАЗВОРАЧИВАНИЯ РИБОНУКЛЕАЗЫ А И ЛИЗОЦИМА В РАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ

Волынская А. В., Шишков А. В.
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
Бычья панкреатическая рибонуклеаза А и куриный лизоцим являются типичными белками, разворачивание которых происходит как одностадийный переход между двумя состояниями (при исследовании калориметрическими и оптическими методами). Однако исследования, проведенные методом тритиевой метки, который имеет существенные преимущества по сравнению с традиционными физическими и физико-химическим методами (высокая чувствительность, возможность мечения всех видов аминокислотных остатков, сохранность исходной пространственной структуры), показали, что это не так. Было установлено, что независимо от вида белка и денатурирующего агента (мочевина, гуанидинхлорид) путь разворачивания проходит через стадию образования интермедиата с промежуточной между развернутой и нативной степенью компактности. Наиболее компактным (увеличение объема глобулы составляет 18%) является интермедиат рибонуклеазы в гуанидинхлориде. В мочевине увеличение объема интермедиата лизоцима составляет 26%, а рибонуклеазы - 60%. По степени компактности и увеличению сольватации аминокислотных остатков первые два интермедиата можно отнести к состоянию "влажной расплавленной глобулы", последний - к "набухшей глобуле", согласно терминологии Финкельштейна и Шахновича. Во всех случаях имеются принципиально важные общие черты, позволяющие судить о характере интермедиатов и источниках их стабильности. К ним относятся: проникновение молекул воды во внутренний объем глобулы, сохранность большей части нативного гидрофобного ядра (около 80%) и сохранность вторичных структур (по литературным данным). Существуют и значительные различия в образовании интермедиатов: в степени кооперативности переходов, в последовательности экспонирования элементов пространственной структуры (внешняя оболочка, гидрофобное ядро, домены) растворителю, в степени сохранности уникальной пространственной структуры, которая контролируется изменением ферментативной активности белка. В наибольшей степени уникальная (нативная) структура сохраняется у наименее компактного интермедиата (рибонуклеаза в мочевине - 50% активности), самый компактный интермедиат (рибонуклеаза в гуанидинхлориде) не обладает ферментативной активностью, лизоцим в мочевине сохраняет 25% активности. Наиболее значительное различие в образовании интермедиатов заключается в существовании стадии сжатия глобулы рибонуклеазы в гуанидинхлориде (объем уменьшается на 8%) в концентрационном интервале 0-0.3М, отсутствующей в растворах мочевины.