Четвертичная структура белка: ее характеристика, особенности и функционирование, специфика олигомерных белков

Четвертичная структура белка

Особенности четвертичной структуры

​​​​​​​

Почти все белковые молекулы могут сохранять свою биоактивность. Это значит, что они выполняют свойственные им функции исключительно в узком температурном диапазоне и в узком диапазоне кислотности среды.

В случаях, когда температура повышается или кислотность изменяется до экстремальных показателей, при добавлении гидрофобных агентов, к примеру, органических растворителей, увеличении концентрации солей, происходит изменения в структуре белков. Эти изменения становятся причиной денатурации — белок теряет свою естественную пространственную структуру.

Если исходить из структуры, то четвертичная структура белка — макромолекула. Множество функциональных белков состоит из полипептидных цепей, соединенных друг с другом несколькими главновалентными цепями. При этом ковалентные связи не наблюдаются.

Отдельную полипептидную цепь называют протомером, мономером или субъединицей, которая не отличается высокой функциональной активностью.

Эта способность появляется у белка при определенном варианте пространственного объединения мономеров. В результате возникает новое качество, не характерное для мономерного белка. Образующаяся в итоге молекула называется олигомером.

Специфика олигомерных белков

У олигомерных белков отмечаются следующие свойства:

• они состоят из четного числа протомеров. Обычно 2 или 4, но бывает и 6;
• у них одинаковые или разные молекулярные массы. При этом степень вариативности достаточно высокая.

Каждая из этих цепей окружает специализированную группу гема-пигмента, которые отвечает за окрашивание крови в красный цвет. Молекула гемоглобина может подвергаться обратной диссоциации при определенных условиях. Формирование такого процесса происходит в результате влияния разрыва водородных связей. В случае, если мочевина и соли удаляются, исходная молекула гемоглобина подвергается автоматической ассоциации.

Стандартный пример олигомерной молекулы — вирус табачной мозаики, отличающийся гигантской молекулой. Длина этого вируса достигает 300 нм. Белковые частицы со спиралеобразной структурой (в ней содержится свыше 130 витков) нанизываются вокруг молекулы РНК.

У вируса есть невероятная способность: полная регенерация или восстановление четвертичной структуры. При этом наблюдается восстановление всех ее физических параметров и биологических функций.

Особенности функционирования четвертичной структуры

Внутри последовательности аминокислот есть информация, реализуемая на всех уровнях организации структуры молекулы белка.

У многих ферментов отмечается четвертичная структура. К примеру, фосфорилаза состоит из двух идентичных субъединиц, которые, в свою очередь, состоят из двух пептидных цепей. Из этого следует, что молекула — тетрамер. У отдельных субъединиц не наблюдается особенная каталитическая активность.

Четвертичная структура белка довольно стабильна, хотя в отдельных случаях подвергается денатурации и последующему восстановлению (если выполняются некоторые условия вроде температуры, наличия катализаторов и др).

Характеристики четвертичной структуры белка

Для нескольких сотен белков четвертичная структура полностью расшифрована, хотя остается еще много белков с нерасшифрованной структурой. У этой структуры есть определенные характеристики:

• возможность стабилизации нековалентными связями четвертичной структуры белка;
• взаимодействие площадок протомеров на основе принципа комплементарности, то есть согласованности;
• сформированная в рибосоме структура белка может подвергаться модификации или посттрансляционному процессингу. Так происходит в случае превращения предшественников ряда ферментов или специализированных гормонов в вещества, отличающиеся более высоким порядком.

Все вышеописанное позволяет говорить о существовании четвертичной структуры белка низшего порядка. У каждого белка — собственная уникальная структура и специализированные функции. Если человек постигнет структуру всех белков, то это даст возможность понять, как функционируют живые организмы. В результате такого научного поиска:

• можно будет исследовать болезни человека, передающиеся по наследству;
• удастся выяснить структуры и системы биосинтеза белка.

В этом случае ферменты — метаболоны и олигомеры. Они отвечают за катализацию всего пути превращений субстрата в синтетазы высших кислот, дыхательную цепь и пируватдегидрогеназный комплекс.

Говоря о структуре белка кратко, на основе описанного выше, можно утверждать, что взаимодействие между отдельными молекулами внутри четвертичной структуры белка открывает возможности для изменений ее пространственной структуры.

Эти изменения — основа биологической активности белковых полимеров.