|
|
|
Как белок-регулятор (репрессор или активатор) распознает нужную ему последовательность нуклеотидов в длинной молекуле ДНК? Как он выбирает место посадки? При сравнении оказалось, что те участки, которыми белки связываются с ДНК, схожи друг с другом и с тремя изученными. |
Спираль в спирали25 апреля 1953 г. в журннале "Nature" появилась статья Дж. Уотсома и Ф. Крика об открытии двойной спирали ДНК. Считается, что с этой публикации началась история молекулярной биологии. Принцип комплементарности, лежащий в основе структуры ДНК, оказался универсальным. Он управляет удвоением и считыванием генетической информации, синтезом белка. Совсем недавно обнаружена комплементарность нового типа – она определяет взаимодействие уже не нуклеиновых кислот, а белков с нуклеиновыми кислотами. Если этот способ взаимодействия окажется универсальным, то в мопекулярную биологию войдёт ещё один фундаментальный принцип. Белки и нуклеиновые кислоты. Важнейшие два класса биополимеров, они существенно различаются как по химической структуре, так и по структуре пространственной. Если большинство белков – компактные тела, то нуклеиновые кислоты (особенно ДНК) – преимущественно нитевидные образования. Среди белков особенно интересны те, что регулируют работу генов. Как такой белок-регулятор (репрессор или активатор) распознает нужную ему последовательность нуклеотидов в длинной молекуле ДНК? Как он выбирает место посадки? Существует ли общий принцип белково-нуклеинового узнавания или же каждый белок узнает место своего действия на свой лад? Недавно был выполнен рентгеноструктурный анализ первых трех регуляторных белков: белка-активатора, называемого САР, и белков-репрессоров cro и λ ("Nature", 1981. т. 290, с. 744; т.290, с. 754; 1982, т. 298, с. 443). Эксперименты проведены тремя большими группами исследователей из США и Канады. Во всех работах была выявлена яркая структурная особенность, общая для изученных белков и позволившая сразу же предложить гипотезу о том, как взаимодействуют эти белки с двойной спиралью ДНК. Известно, что в структуре многих белков есть участки, где белковая цепь образует туго завитый винт – это так называемая α-спираль, открытая еще в 1952 г. Л. Полингом. Нашлись α-спирали и в белках-регуляторах, о которых идет речь. Но вот что поразило исследователей: во всех случаях они обнаруживали обязательный мотив в структуре – он образован двумя α-спиралями, расположенными так, что они удивительно хорошо вписываются в широкие спиральные желобки молекулы ДНК. Когда происходит правильная стыковка белка и молекулы ДНК, то между аминокислотными остатками и парами нуклеотидов возникают водородные связи, которые и определяют узнавание. У всех изученных белков узнающие элементы очень похожи – если наложить их друг на друга в пространстве, то они практически совпадают. Рентгеноструктурный анализ сделан пока только для трех белков, но у многих других уже известна полная их аминокислотная последовательность. При сравнении оказалось, что те участки, которыми белки связываются с ДНК, схожи друг с другом и с тремя изученными. Это наводит на мысль об универсальности установленного механизма узнавания. Сейчас идут работы по кристаллизации комплексов узнающих белков с отрезками ДНК. Рентгеноструктурный анализ позволит установить все детали белково-нуклеинового узнавания.
α-спирали белка рецептора точно ложатся в широкий желоб двойной спирали ДНК. Проделанные исследования имеют очень большое значение. К открытому тридцать лет назад принципу комплементарности, управляющему структурой нуклеиновых кислот, добавляется сейчас новый принцип комплементарности α-спирали белка и спирали ДНК, который управляет структурой белково-нуклеиновых комплексов. |
| Дата публикации: 15 января 2004 года | В начало |
| Источник информации:
«Химия и жизнь», № 4, 1983, с. 35.
Электронная версия. |
© "От молекул до планет", 2006 (2002)... |
