СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВТОРИЧНЫХ СТРУКТУР ГЛЮКОАМИЛАЗ ИЗ ASPERGILLUS AWAMORI И SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Исследование свойств глюкоамилаз различного происхождения приобретает особую значимость в связи с применением их в различных отраслях промышленности в роли биокатализаторов. Поиск путей регулирования биокаталитической активности ферментов неразрывно связан с расшифровкой закономерностей и молекулярного механизма катализа реакции гидролиза субстрата. Для решения данной задачи, наряду с определением функциональных свойств энзимов, необходимо проведение их структурного анализа.
Ранее нами были проведены исследования по установлению аминокислотного состава и осуществлен сравнительный анализ первичных структур глюкоамилаз из Aspergillus awamori X100 и Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7 [2, 3]. Определение типов и относительного количества элементов вторичной структуры является следующим этапом изучения прострaнcтвенной организации белковой молекулы. В настоящее время существует большое количество предсказательных методов, позволяющих априорно на основе анализа аминокислотных последовательностей прогнозировать итог процесса свертывания полипептидной цепи в глобулу [1, 6, 7]. Однако, анализ данных литературы показал, что с помощью имеющихся методов можно предсказывать правильную вторичную структуру лишь для двух третей всех остатков белка [1, 4, 6, 7]. Значительная погрешность расчетов и их сложность обусловливают целесообразность проведения прогнозирования в тех случаях, когда исследование данного уровня иерархии белковой молекулы нельзя осуществить иным, более корректным способом.
Регистрация спектров поглощения в инфpaкрасной области является одним из самых чувствительных методов изучения особенностей вторичной структуры белка.
С помощью метода инфpaкрасной спектроскопии (ИКС) нами было осуществлено сравнение вторичных структур глюкоамилаз из Aspergillus awamori X100 и Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7. Измерение величин светопропускания белковых образцов проводили на многофункциональном ИК-спектрофотометре SPECORD М-80 (Германия) в диапазоне 4000-400 см-1. Обработку серии спектров проводили с учетом параметров всех реально существующих полос поглощения и их анализа.
Точность полученных данных контролировали как по средним квадратичным отклонениям, так и непосредственно по разности между спектрами, которая выводилась на график вместе с экспериментальными и модельными спектрами и полученными индивидуальными пиками.
Анализ ИК-спектров показал наличие полос поглощения амид I (1630-1660 см-1) и амид II (1520-1550 см-1), отличающихся для изучаемых ферментов лишь интенсивностью. Полоса амид I, обусловленная растяжением связи в карбонильной группе, указывает на наличие в молекулах глюкоамилаз различного происхождения структур с водородными связями и на присутствие неупорядоченных участков. Полоса амид II свидетельствует об одинаковом положении во вторичной структуре ферментов α-спиралей и β-структур. Колебания, порождающие ее, связаны с растяжением пептидных и деформацией водородных связей. Наличие пиков поглощения при 2860 и 2780 см-1 соответствуют симметричным колебаниям метильных групп. На осуществление асимметричных колебаний карбоксильных групп указывает полоса поглощения при 2520 см-1, а ряд пиков в области 1720-1872 см-1 обусловлен колебаниями карбонильных групп в концевых ассоциированных СООН-группах. Кроме того, слабо проявляются полосы поглощения при 3373-3254 см-1 , связанные с растяжением NH-связей. Пик в области 1000 см-1 определяется наличием в структуре фенилаланина, гистидина и триптофана монозамещенного ароматического кольца.
Таблица 1. Параметры полос амид I и амид II для полипептидов и белков
|
Конформация |
Амид I |
Амид II |
||
|
Частота, см-1 |
Коэффициент экстинкции, моль-1см-1 |
Частота, см-1 |
Коэффициент экстинкции, моль-1см-1 |
|
|
α-спирали |
1644-1649 |
750 |
1548-1553 |
340 |
|
β-структура |
1615-1623 1691-1699 |
980 180 |
1530-1535 1563 |
340 100 |
|
Неупорядоченная структура |
1650-1654 |
320 |
1546-1553 |
210 |
Анализ результатов, представленных в табл. 2, показал, что соотношение упорядоченных структур и нерегулярных участков в молекулах глюкоамилаз из Aspergillus awamori X100 и Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7 статистически не отличаются друг от друга.
Таблица 2. Содержание элементов вторичной структуры в молекулах глюкоамилаз из Aspergillus awamori X100 и Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7
|
Конформация |
Глюкоамилаза из Aspergillus awamori |
Глюкоамилаза из Saccharomyces cerevisiae |
||||
|
ν, см-1 |
Т, % |
% |
ν, см-1 |
Т, % |
% |
|
|
α-спирали |
1646 |
34 |
24,4 |
1646 |
56 |
24,1 |
|
β-структура |
1620 |
32 |
18,3 |
1620 |
60 |
18,8 |
|
Неупорядоченные участки |
1652 |
34 |
57,2 |
1652 |
59 |
57,1 |
Из данных литературы следует, что в глобулярных белках, трехмерные структуры которых определены методом рентгено-структурного анализа, обычно около 60 % остатков аминокислот участвуют в формировании вторичной структуры [1, 4-6]. Показано, что содержание α-спиралей в среднем составляет 35 %, β-структур - 15 %, реверсивных поворотов - 20-25 %. В связи с тем, что с помощью метода ИКС не удается определить количество изгибов полипептидной цепи, в таблице 2 представлены результаты расчета α-спиралей, β-слоев и нерегулярных участков. Так как α-спираль является наиболее часто встречающимся в белках типом вторичной структуры, можно сделать предположение о ее высокой конформационной стабильности. С этим хорошо согласуется информация о расположении α-спирали в центре разрешенной области на карте Рамачандрана, а также тот факт, что диполи ее водородных связей имеют линейное расположение, отвечающее минимуму энергии. Кроме того, радиус спирали благоприятствует дисперсионному притяжению между остатками, расположенными по разные стороны от оси спирали [6, 7].
Таким образом, на основании результатов наших исследований установлено, что в состав вторичной структуры молекул глюкоамилаз плесневого и дрожжевого происхождения входят все основные элементы: α-спирали, β-слои и неупорядоченные фрагменты. При этом β-структура анализируемых ферментов хаpaктеризуется наличием антипараллельных цепей. Выявлено, что заниженное по сравнению со среднестатистическим содержание α-спиралей компенсируется за счет увеличения количества β-слоев.
Список литературы
- Кантор Ч. Биофизическая химия. - М.: Мир, 1984. - Т. 1. - 336 с.
- Кожокина О.М., Ковалева Т.А. // Фундаментальные исследования. - 2009. - № 8. - С. 19.
- Кожокина О.М., Ковалева Т.А. // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 4. - С. 19.
- Попов Е.М. Структурно-функциональная организация белков. - М.: Наука, 1992. - 358 с.
- Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. - М.: Высш. шк., 1996. - 335 с.
- Шерман С.А. Конформационный анализ и установление прострaнcтвенной структуры белковых молекул. - Минск: Наука и техника, 1989. - 240 с.
- Шульц Г. Принципы структурной организации белков. - М.: Мир, 1982. - 360 с.
Сравнительным исследованием костного мозга больных, перенесших
острую и хроническую кровопотери, установлено, что после острой кровопотери общее количество миелокариоцитов, количества эритрокариоцитов и гранулоцитов были существенно меньше аналогичных показателей морфологического состава костного мозга после хронической кровопотери. Уменьшение содержания гранулоцитарных миелокариоцитов после острой кровопотери было обусловлено резким снижением количества их созревающих форм, чего не наблюдалось после хронической кровопотери. При этом содержание в костном мозге зрелых форм гранулоцитов было одинаковым после обоих видов кровопотери. Уменьшение содержания в костном мозге после острой кровопотери созревающих форм гранулоцитов сопровождалось значительным уменьшением индекса созревания нейтрофилов, что свидетельствует об ускорении их созревания и выброса в кровеносное русло. Для хронической кровопотери была хаpaктерна эритроидная гиперплазия костного мозга.
...
11 08 2026 0:12:24
Статья в формате PDF
266 KB...
10 08 2026 16:36:30
Статья в формате PDF
113 KB...
09 08 2026 11:41:44
Статья в формате PDF
279 KB...
08 08 2026 7:36:35
Статья в формате PDF
112 KB...
07 08 2026 8:51:22
Статья в формате PDF
116 KB...
06 08 2026 17:55:14
Статья в формате PDF
283 KB...
05 08 2026 22:48:37
Статья в формате PDF
134 KB...
04 08 2026 13:31:20
Статья в формате PDF
110 KB...
03 08 2026 10:49:33
Статья в формате PDF
100 KB...
01 08 2026 5:52:57
В статье осуществлен краткий анализ основных философских подходов к феномену человеческой индивидуальности буддизмом, даосизмом, конфуцианством. Определены «пропорции» между лично-индивидуальным и социально-необходимым как составляющей проблемы человека. Также предложен авторский подход по коррекции распространенного мнения об отсутствии проблематики индивидуальности в рамках древневосточного социума.
...
31 07 2026 12:30:54
Статья в формате PDF
110 KB...
30 07 2026 10:48:59
Статья в формате PDF
147 KB...
29 07 2026 6:16:37
Исследована активность трaнcфераз в митохондриях различных органов трех линий свиней породы СМ-1 новосибирской селекции. Определена активность аспартат-аминотрaнcферазы, аланин-аминотрaнcферазы в митохондриях, супернатанте скелетных мышц, сердца и печени животных. В результате эксперимента установлено, что по активности трaнcфераз в митохондриях лучшими являются свиньи линий Светлого и Совета.
...
28 07 2026 2:29:19
Статья в формате PDF
124 KB...
27 07 2026 23:50:32
Статья в формате PDF
110 KB...
26 07 2026 13:10:27
Статья в формате PDF
384 KB...
25 07 2026 8:12:32
Статья в формате PDF
115 KB...
24 07 2026 3:19:10
Статья в формате PDF
96 KB...
23 07 2026 9:32:31
Статья в формате PDF
119 KB...
22 07 2026 14:11:39
Статья в формате PDF
111 KB...
21 07 2026 21:12:36
В работе впервые приведены сведения об ассоциации полиморфного ДНК – локуса 256A/G гена переносчика дофамина SLC6A3 и уровней дофамина с повышенной тревожностью крыс с генотипом А2/А2 по локусу TAG 1A DRD2.
...
20 07 2026 12:16:49
Статья в формате PDF
154 KB...
19 07 2026 4:31:21
Статья в формате PDF
135 KB...
18 07 2026 0:28:14
Статья в формате PDF
113 KB...
16 07 2026 7:27:21
Статья в формате PDF
737 KB...
15 07 2026 21:40:27
Статья в формате PDF
63 KB...
14 07 2026 12:20:19
Статья в формате PDF
121 KB...
12 07 2026 3:30:29
Статья в формате PDF
131 KB...
11 07 2026 8:26:10
Статья в формате PDF
214 KB...
10 07 2026 13:42:16
В работе рассматриваются приемы дискриминации признаков производственных травм с использованием модуля «Дискриминантный анализ» статистического софта «Statistica» v.6. Отражена простота анализа и получения выводов. Рекомендации могут быть реализованы специалистами, чей математический багаж не превышает базиса средней общеобразовательной школы.
...
09 07 2026 3:37:48
Рассмотрены вопросы участия почвенных водорослей в поддержании стабильности наземных экосистем в условиях антропогенного воздействия на окружающую среду. Показано, что почвенные водоросли обладают высокой устойчивостью к нефтяному и радиоактивному загрязнению, наличию в среде поверхностно-активных веществ. Они первыми из автотрофных организмов поселяются на токсичных субстратах, участвуют в самозарастании промышленных отвалов.
...
08 07 2026 3:49:56
Статья в формате PDF
119 KB...
07 07 2026 13:17:57
Статья в формате PDF
206 KB...
06 07 2026 15:16:32
Статья в формате PDF
91 KB...
05 07 2026 21:52:46
Статья в формате PDF
261 KB...
03 07 2026 4:55:17
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
