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.