ФОСФОРЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КРУПНОМАСШТАБНОЙ ДИНАМИКИ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ
Мажуль В. М.
Институт фотобиологии НАНБ, 220072, Минск, Республика Беларусь
В настоящее время возрастает
число экспериментальных данных, свидетельствующих о функциональной
значимости равновесных внутримолекулярных движений структуры белковых
макромолекул с характерными временами 10-12-10-7с.
В меньшей степени изучены более медленные крупномасштабные движения,
которые осуществляются на уровне больших фрагментов полипептидной
цепи, доменов и субъединиц. Один из немногих методов, позволяющих
исследовать крупномасштабную внутримолекулярную динамику (ВМД)
структуры белков основан на измерении параметров триптофановой
фосфоресценции при комнатной температуре (ТФКТ). Исключительно
высокая чувствительность значений времен жизни и квантового выхода
ТФКТ к изменениям молекулярной подвижности окружения хромофоров
предоставляет уникальную возможность изучения ВМД структуры белков
в широком временном диапазоне, соизмеримым с длительностью возбужденного
триплетного состояния триптофанилов, т.е. в интервале 10-5-10
с. Мы представляем результаты исследований (ВМД) структуры белков
методом ТФКТ. Измерения выполнены с помощью созданных авторами
высокочувствительных автоматизированных устройств с монохроматическим
возбуждением и регистрацией фосфоресценции. Зарегистрированы сдвиги
структурно-динамического состояния белков в растворе при изменении
рН среды, ионной силы, вязкости и температуры раствора, переводе
фермента в апоформу, связывании субстратов, аллостерических активаторов,
ингибиторов, адениловых нуклеотидов, ограниченном протеолизе,
термоинактивации и рефолдинге. Установлена функциональная значимость
экспериментально наблюдаемых изменений ВМД структуры белков. Получены
экспериментальные доказательства существования оптимального для
осуществления ферментативного катализа амплитудно-частотного спектра
внутримолекулярных движений структуры белка. Показано, что изменение
амплитуды и частоты крупномасштабной ВМД является одним из важных
факторов, регулирующих ферментативную активность белков. Обсуждена
роль крупномасштабной ВМД в эффектах аллостерии.