Белки теплового шока и пространственная структура белков

Роль белков теплового шока
(шаперонов) в формировании
пространственной структуры
белков (на примере эубактерий)
• рибосомы и шапероны, с ними связанные (TF)
• другие шапероны (DnaK, DnaJ)
• шаперонины (GRoE)
синтез белка на рибосоме
65-80%
готовы после
комплекса рибосома-TF
10-20%
укладываются с помощью
шаперонов (DnaK, DnaJ)
10-15%
проходят через
GRoE
Как работают
шапероны DnaK
и DnaJ (Hsp70
и Hsp40 в
эукариотах)
Шаперонин GRoE
и стр 630, 631
Взаимодействие биополимеров
с лигандами и между собой
• Взаимодействие биополимеров с недостатком лиганда
• одно место связывания
• несколько одинаковых мест связывания
[P]o
0
[Lb]/[Lf]
[Lb]
tgα = –K
0
[Lf]
α
[P]o
[Lb]
[Lb]/[Lf]·[P]o
• два и более разных места связывания
0
[Lb]/[P]o
Взаимодействие полимера с
избытком лиганда
Одно (или несколько) мест
связывания
[ PL] =
Ответ биол. системы
R = α·[PL]
Rmax = α·[P]o
R
Rmax
K ⋅ [ L]D ⋅ [ P]D
1 + K ⋅ [ L]D
Rmax ⋅ K ⋅ [ L]D
R=
1 + K ⋅ [ L]D
0
0
[L]o
Одно место, несколько лигандов
(конкурентное)
P + L
P
+
1
PL1
L2
PL2
Суммарный ответ системы
[ PL1 ] =
R1max
R = R1 + R2 = α1 ⋅ [ PL1 ] + α 2 ⋅ [ PL 2 ]
1
2
R2max
0
0
K1 ⋅ [ P]D ⋅ [ L1 ]D
1 + K1 ⋅ [ L1 ]D + K 2 ⋅ [ L 2 ]D
Концентрация одного из лигандов
1
2
Rmax
⋅ K1 ⋅ [ L1 ]D + Rmax
⋅ K 2 ⋅ [ L1 ]D
R=
1 + K1 ⋅ [ L1 ]D + K 2 ⋅ [ L 2 ]D
R2=0 -- ингибирование
«Направленные» конформационные
переходы
≠
∆G
4
Kэфф
Локальный минимум,
конформер R
Глобальный минимум,
конформер Т
Свободная энергия
К=0.005
KT=100M-1
KR=105M-1
2
∆G°
0
Координата конформации
[L]1/2
0
0.01
0.02
[L], M
0.06
0.1
Кооперативное связывание
лигандов. Модель Хилла.
Степень насыщения
связыващих мест
1.0
αH = 4
0.8
αH = 2
αH = 1
0.6
0.4
0.2
0.0
0
Концентрация лиганда
Кооперативное связывание
кислорода гемоглобином
В тканях
Степень насыщения
гемоглобина кислородом
• n=4
• кооперативность
увеличивает
эффективность
транспорта O2
втрое
В легких
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
0
20
40
60
80 100
Парциальное давление
кислорода, мм рт. ст.
Биологическое узнавание
• лиганд-белок, белок-белок, белок-НК.
• ключ-замок: геометрическое, зарядовое,
дипольное, гидрофобное соответствия
• белок-НК: специфичность для НК и
специфичность для последовательности.
Большой и малый желобки ДНК.
• многоточечность. Избирательность из-за
одного взаимодействия
• влияние кинетики связывания