8719220273

Struktury Il-rz. i motywy naddrugorzędowe, zwłaszcza w dużych białkach, mogą być zorganizowane w połączone ze sobą fragmenty, zwane domenami. Domena to lokalna, zwarta, globularna, potencjalnie niezależne jednostka fałdowania białka, związana z nim jednak wiązaniami kowalencyjnymi. Domena reprezentuje zwarty genetycznie segment, np. domeny w Ig, dehydrogenazach czy globinach; ponadto interesujące jest, iż sekwencje aa charakterystyczne dla danej domeny można spotkać w innych, podobnych domenach tego samego białka lub w innych białkach. Domeny często nadają białkom w których występują zdolność pełnienia specyficznych funkcji, np. wiązania swoistych ligandów (nukleotydów, polisacharydów). Przestrzeń między domenami wyznacza często centrum aktywne białka, a powierzchnia kontaktu między nimi jest miejscem przenoszenia mechanizmów allosterycznych.

Zaburzenia struktury II/III-rz. białek stanowią istotę chorób prionowych (TSE) - zmiany w konformacji białek powodują zastąpienie a-helisy przez p-kartkę oraz wystąpienie oporności na proteolizę enzymatyczną.

Struktura IV-rz. określona jest w przypadku białek oligomerycznych, tj. złożonych z > 2 łańcuchów polipeptydowych - zwanych protomerami lub podjednostkami - połączonych siłami niekowalencyjnymi. Opisuje ona sposób ułożenia w przestrzeni kilku wzajemnie ze sobą oddziaływujących łańcuchów. Cechuje się ponadto największą złożonością, a zarazem jest najsłabiej poznana.

Ze względu na liczbę podjednostek wyróżniamy odpowiednio di-, tri-, tetramery itd. Homooligomery składają się z kilku identycznych podjednostek, podczas gdy heterooligomery - z różnych; różne protomery białek heterooligomerycznych pełnią zazwyczaj specyficzne funkcje, np. katalityczne, regulacyjne czy rozpoznające ligandy. Właściwości chemiczno-biologiczne białek podjednostkowych zależą od przestrzennej orientacji ich podjednostek.

W odpowiednich warunkach można pozbawić białko struktur wyższych rzędów.

Denaturacja polega na zniszczeniu wiązań niekowalencyjnych białka, a tym samym na trwałej utracie jego struktury II, III i IV-rz. oraz aktywności biologicznej. Do denaturacji dochodzi pod wpływem tzw. czynników denaturujących, do których zaliczamy: wysoką temperaturę, silnie polarne (kwaśne lub zasadowe) środowisko oraz określone substancje: alkohol, formalina, rozpuszczalne sole metali ciężkich (głównie ołowiu, rtęci i srebra), SDS.

W przeciwieństwie do denaturacji, koagulacja (wysolenie) polega na odwracalnej utracie postaci białka pod wpływem działania soli metali lekkich, np. NaCl, NH4CI. Sole te, dzięki właściwościom higroskopijnym, wiążą i pozbawiają białko pewnej ilości wody, wskutek czego naturalny półpłynny zol białkowy zmienia postać na półstały żel. Dodanie do skoagulowanego białka wody powoduje przywrócenie mu pierwotnej konsystencji, co nazywa się peptyzacją.

Natywne białka nie mają postaci prostych łańcuchów, lecz są w skomplikowany sposób zwinięte lub -inaczej mówiąc - sfałdowane. Fałdowanie białek nie odbywa się na drodze prób i błędów, o czym świadczy chociażby paradoks Levinthala - czas przypadkowego poszukiwania odpowiedniej struktury sfałdowania nawet w przypadku niewielkiego peptydu byłby teoretycznie dłuższy niż szacowany wiek wszechświata. Oczywiste jest zatem, iż fałdowanie białek to nieprzypadkowy i wysoce zorganizowany proces.

Proces fałdowania składa się z kilku faz: formowania krótkich fragmentów struktury i ich wzrostu —* uformowania domen (w białkach wielodomenowych połączonych w tzw. stopioną globulę) —*■ zmian konformacyjnych nadających strukturę Ill-rz. —* osiągnięcia natywnej struktury (na tym kończy się fałdowanie białek monomerycznych) —► ew. łączenia podjednostek i formowania oligomerów. Łańcuchy polipeptydowe wielu zdenaturowanych białek spontanicznie (bez zewnętrznej interwencji, „same z siebie”) zwijają się powtórnie w warunkach in vitro, łącznie z przywróceniem aktywności biologicznej, choć trwa to o wiele dłużej niż w warunkach in vivo; zjawisko to określa się mianem renaturacji.

In vivo procesy fałdowania przebiegają o wiele szybciej i są wyraźnie ukierunkowane, m. in. dzięki obecności specyficznych enzymów:

S izomeraza dwusiarczkowa białek (ang. protein disulphide isomerase - PDI) ułatwia przetasowanie wiązań dwusiarczkowych (S-S) przez zwiększenie szybkości wzajemnej wymiany mostków S-S,

S izomeraza peptydylo-prolinowa cis-trans (ang. peptidil-proline isomerase - PPI) katalizuje izomeryzację wiązań peptydowych X-Pro z formy trans do cis (przekształceniu ulega ok. 10 % wiązań),

•/ chaperony (białka opiekuńcze, m. in. tzw. białka szoku cieplnego - ang. heat shock protein = Hsp) przyspieszają proces fałdowania przez zapewnienie białku ochronnego środowiska oraz preferencje przemian powstrzymujących niewłaściwe interakcje między powierzchniami komplementarnymi i ułatwiających właściwe interakcje.

49