3.1.2. Домени і третинна будова білка

Третинна структура білка являє собою термодинамічно найбільш стабільну форму згорнутого й укладеного поліпептидного ланцюга на прикладі молекули лізоцину (рис. 3.4, а). Експерименти з денатурації та ренатурації білка показують, що компактна третинна структура розгор-тається і створюється досить швидко, нуклеаза стафілокока повторно згортається після денатурації за 1 с [37].

а б

Рис. 3.4. Третинна (а) і доменна (б) структури білка

Для пояснення процесу згортання білків використовують нуклеа-

109

ційну модель. Згідно з моделлю передбачається, що на першому етапі утворення третинної структури короткі сегменти поліпептидного лан-цюга дуже швидко згортаються незалежно один від одного, потім збли-жуються, утворюючи компактну тривимірну структуру. Експеримен-тально доведено, що переходи спіраль – клубок відбуваються за час 10^–8…10^–6 с. Після швидкого утворення локально впорядкованої вто-ринної структури відбувається компактизація білка у різних напрямках, але кількість їх обмежена. На цьому етапі деякі з упорядкованих сегмен-тів взаємодіють і стабілізують один одного, утворюючи стабілізовані мікродомени. Відбувається трансформація конформації макромолекули

• напрямку більшої структурної організації, коли утворюються контакти між первісно віддаленими впорядкованими сегментами поліпептидного ланцюга. Особливістю цієї моделі є значний внесок гідрофобних взає-модій у формування третинної структури білка. Сформовані й стабілізо-вані мікродомени пришвидшують асоціацію інших ділянок ланцюга. На кожному етапі згортання утворюється один чи декілька інтермедіатів, які лімітують швидкість процесу згортання, але як наслідок формується однакова кінцева згорнута конформація білка.

Результати аналізу карт електронної густини білків з молекулярною масою понад 20 кДа показав [99], що білки складаються з декількох глобулярних ділянок, які слабко пов’язані між собою. Ці глобулярні ді-лянки називають доменами. Домени – це структурно-функціональні блоки білка, які згортаються і розгортаються незалежно один від одно-го. Домен розглядається як відносно автономна структурна одиниця. Домени являють собою важливі проміжні утворення в процесі згортан-ня нативної структури білків. Завдяки цьому білки, які складаються з доменів, мають більш гнучку структуру, ніж білки, в яких різні ділянки скріплені між собою великою кількістю зв’язків, наприклад, молекула гемоглобіну (рис. 3.4, б). Імовірно, оборотні конформаційні зміни, які зумовлюють функцію ферментів, спричинені міждоменними перебудо-вами зі збереженням структурної стабільності самих доменів.

110

Молекулярна біофізика вивчає фізико-хімічні властивості йфункціональну роль біологічних макромолекул (біополімерів) та молекулярних комплексів (ультраструктур) живих організмів, які створюють функціональні одиниці клітин, та характер їхньої взаємодії з іонами, молекулами і радикалами, їхню просторову будову й енергетику процесів, що в них відбуваються;

Нуклеїнові кислоти (лат. nucleus — ядро). Ці речовини вперше було виявлено і виділено з ядер клітин лейкоцитів швейцарським біохіміком Іоганном Фрідріхом Мішером у 1869 році [1]. Спочатку нова речовина отримала назву нуклеїн, а пізніше, коли Мішер визначив, що ця речовина володіє кислотними властивостями, речовина отримала назву нуклеїнова кислота [1]. У ті ж роки (публікація у1866 р.) Грегор Мендель, моравський монах Августинського монастиря і, водночас, вчитель фізики у м.Брно (Чехія), відкрив основні закони спадковості. Лише на початку 20 століття, коли розвинулись наукові уявлення про гени, вчені зрозуміли усю важливість висновків Менделя. Декілька груп дослідників вчених (серед них Морган, Вайсман) на різних біологічних об’єктах сформулювали ті ж висновки, що вже були представлені Менделем. Але лише у 50-х роках 20 століття було точно встановлено, що гени нерозривно пов’язані саме з молекулами нуклеїнових кислот [1-6]. Тобто генетична інформація записана символами, які є азотистими основами цих макромолекул.