Уургийн гуравдагч бүтэц нь полипептидийн гинжийг гурван хэмжээст орон зайд нугалах хэлбэр юм. Энэхүү конформаци нь бие биенээсээ алслагдсан амин хүчлийн радикалуудын хооронд химийн холбоо үүссэнтэй холбоотой юм. Энэ үйл явц нь эсийн молекулын механизмын оролцоотойгоор явагддаг бөгөөд уургийн үйл ажиллагааг хангахад асар их үүрэг гүйцэтгэдэг.
Гуравдагч бүтцийн онцлог
Дараах төрлийн химийн харилцан үйлчлэл нь уургийн гуравдагч бүтцийн онцлог юм:
- ионы;
- устөрөгч;
- гидрофобик;
- ван дер Ваальс;
- дисульфид.
Эдгээр бүх холбоо (ковалентын дисульфидээс бусад) маш сул боловч хэмжээнээсээ шалтгаалан молекулын орон зайн хэлбэрийг тогтворжуулдаг.
Үнэндээ полипептидийн гинжний нугалах гурав дахь түвшин нь хоёрдогч бүтцийн янз бүрийн элементүүдийн (α-мушгиа, β-атираат давхаргууд болон) нэгдэл юм.гогцоонууд), хажуугийн амин хүчлийн радикалуудын химийн харилцан үйлчлэлийн улмаас орон зайд чиглэгддэг. Уургийн гуравдагч бүтцийг бүдүүвчээр харуулахын тулд α-спиральуудыг цилиндр эсвэл спираль шугамаар, нугалсан давхаргыг сумаар, гогцоог энгийн шугамаар зааж өгсөн болно.
Гуравдагч конформацийн мөн чанар нь гинжин хэлхээний амин хүчлүүдийн дарааллаар тодорхойлогддог тул ижил нөхцөлд ижил анхдагч бүтэцтэй хоёр молекул нь орон зайн багцын ижил хувилбарт тохирно. Энэхүү зохицол нь уургийн функциональ үйл ажиллагааг хангадаг бөгөөд үүнийг уугуул гэж нэрлэдэг.
Уургийн молекул нугалах явцад идэвхтэй төвийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд хоорондоо ойртож, анхдагч бүтцээрээ бие биенээсээ мэдэгдэхүйц салгаж болно.
Нэг судалтай уургийн хувьд гуравдагч бүтэц нь эцсийн функциональ хэлбэр юм. Олон дэд нэгжийн нийлмэл уургууд нь бие биетэйгээ холбоотой хэд хэдэн гинжин хэлхээний байрлалыг тодорхойлдог дөрөвдөгч бүтцийг бүрдүүлдэг.
Уургийн гуравдагч бүтэц дэх химийн бондын шинж чанар
Их хэмжээгээр полипептидийн гинжин хэлхээний нугалах нь гидрофиль болон гидрофобик радикалуудын харьцаатай холбоотой юм. Эхнийх нь устөрөгчтэй (усны бүрдүүлэгч элемент) харилцан үйлчлэлцэх хандлагатай байдаг тул гадаргуу дээр байдаг бол гидрофобик бүсүүд эсрэгээрээ молекулын төв рүү яаран очдог. Энэ хэлбэр нь эрчим хүчний хувьд хамгийн таатай байдаг. ATүр дүн нь гидрофобик цөмтэй бөмбөрцөг юм.
Гидрофиль радикалууд молекулын төвд ордог ч ион эсвэл устөрөгчийн холбоо үүсгэн харилцан үйлчилдэг. Эсрэг цэнэгтэй амин хүчлийн радикалуудын хооронд ионы холбоо үүсч болно:
- аргинин, лизин эсвэл гистидины катион бүлэг (эерэг цэнэгтэй);
- Глютамин ба аспартик хүчлийн радикалуудын карбоксил бүлгүүд (сөрөг цэнэгтэй).
Устөрөгчийн холбоо нь цэнэггүй (OH, SH, CONH2) болон цэнэгтэй гидрофил бүлгүүдийн харилцан үйлчлэлээр үүсдэг. Ковалентын холбоо (гуравдагч хэлбэрийн хамгийн хүчтэй) нь цистеины үлдэгдлийн SH бүлгүүдийн хооронд үүсч, дисульфидын гүүр гэж нэрлэгддэг. Ихэвчлэн эдгээр бүлгүүд хоорондоо шугаман гинжин хэлхээнд байрладаг бөгөөд зөвхөн овоолох явцад бие биендээ ойртдог. Дисульфидын холбоо нь ихэнх эсийн доторх уургийн шинж чанартай байдаггүй.
Тохирох labability
Уургийн гуравдагч бүтцийг бүрдүүлдэг холбоо нь маш сул байдаг тул амин хүчлийн гинжин хэлхээний атомуудын броуны хөдөлгөөн нь тэдгээрийг тасалж, шинэ газар үүсэхэд хүргэдэг. Энэ нь молекулын бие даасан хэсгүүдийн орон зайн хэлбэрийг бага зэрэг өөрчлөхөд хүргэдэг боловч уургийн унаган хэлбэрийг зөрчдөггүй. Энэ үзэгдлийг конформацийн лабиль гэж нэрлэдэг. Сүүлийнх нь эсийн үйл явцын физиологид асар их үүрэг гүйцэтгэдэг.
Уургийн зохицолд бусадтай харьцах нь нөлөөлдөгмолекулууд эсвэл орчны физик, химийн үзүүлэлтүүдийн өөрчлөлт.
Уургийн гуравдагч бүтэц хэрхэн үүсдэг вэ
Уургийг төрөлхийн хэлбэрт оруулах үйл явцыг нугалах гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь молекулын чөлөөт энергийн хамгийн бага утга бүхий конформацийг хүлээн авах хүсэлд суурилдаг.
Уургийн хувьд дээд шатлалын бүтцийг тодорхойлох зуучлагч багш хэрэггүй. Өвдөгний хэв маягийг эхлээд амин хүчлүүдийн дарааллаар "бичдэг".
Гэсэн хэдий ч хэвийн нөхцөлд том уургийн молекул анхдагч бүтцэд тохирох унаган хэлбэрийг авахын тулд нэг их наяд гаруй жил шаардлагатай. Гэсэн хэдий ч амьд эсэд энэ үйл явц хэдхэн арван минут үргэлжилдэг. Хугацааны ийм мэдэгдэхүйц бууралтыг тусгай туслах уураг болох нугалах ба шаперонуудыг нугалахад оролцдог.
Уургийн жижиг молекулууд (нэг гинжин хэлхээнд 100 хүртэл амин хүчлүүд) нугалах нь маш хурдан бөгөөд зуучлагчдын оролцоогүйгээр явагддаг нь in vitro туршилтаар батлагдсан.
Эвхэх хүчин зүйлс
Эвхэхэд оролцдог туслах уурагуудыг хоёр бүлэгт хуваадаг:
- foldases - катализаторын идэвхжилтэй, субстратын агууламжаас хамаагүй бага хэмжээгээр шаардлагатай (бусад ферментүүдийн адил);
- чаперонууд - атираат субстратын хэмжээтэй дүйцэхүйц концентрацид шаардлагатай олон төрлийн үйл ажиллагааны механизмтай уураг.
Эвхэхэд хоёр төрлийн хүчин зүйл оролцдог боловч үүнд ороогүй болноэцсийн бүтээгдэхүүн.
Атирааны бүлэг нь 2 ферментээр илэрхийлэгддэг:
- Уургийн дисульфидын изомераза (PDI) - олон тооны цистеины үлдэгдэл бүхий уураг дахь дисульфидын холбоо зөв үүсэхийг хянадаг. Энэ функц нь маш чухал, учир нь ковалент харилцан үйлчлэл нь маш хүчтэй бөгөөд алдаатай холболт үүссэн тохиолдолд уураг нь дахин зохион байгуулалтад орж, үндсэн хэлбэрээ авах боломжгүй болно.
- Пептидил-пролил-цис-транс-изомераза - пролиний хажуу тал дээр байрлах радикалуудын тохиргоонд өөрчлөлт оруулж, энэ хэсгийн полипептидийн гинжин гулзайлтын шинж чанарыг өөрчилдөг.
Тиймээс атираа нь уургийн молекулын гуравдагч конформац үүсэхэд засах үүрэг гүйцэтгэдэг.
Дараачид
Шапероныг өөрөөр хэлбэл дулааны шок эсвэл стрессийн уураг гэж нэрлэдэг. Энэ нь эсэд сөрөг нөлөө үзүүлэх үед (температур, цацраг, хүнд металл гэх мэт) тэдгээрийн шүүрэл мэдэгдэхүйц нэмэгдсэнтэй холбоотой юм.
Шаперонууд нь hsp60, hsp70, hsp90 гэсэн гурван уургийн гэр бүлд хамаардаг. Эдгээр уургууд нь олон үүрэг гүйцэтгэдэг, үүнд:
- Уургийг денатурациас хамгаалах;
- шинэ нийлэгжсэн уургуудын харилцан үйлчлэлийг үгүйсгэх;
- радикалуудын хооронд буруу сул холбоо үүсэхээс сэргийлж, лабиализаци (засвар).
Тиймээс хүмүүжүүлэгчид олон сонголтыг санамсаргүй тоолохгүй, боловсорч гүйцээгүй байгаа хэлбэрийг эрч хүчтэй зөв хэлбэрийг хурдан олж авахад хувь нэмэр оруулдаг.бие биетэйгээ шаардлагагүй харилцан үйлчлэлээс уургийн молекулууд. Нэмж дурдахад харгалзагч нар:
өгдөг.
- зарим төрлийн уураг тээвэрлэх;
- дахин эвхэх хяналт (гуравдагч бүтцийг алдагдсаны дараа сэргээх);
- дуусаагүй нугалах төлөвийг хадгалах (зарим уургийн хувьд).
Сүүлийн тохиолдолд шапероны молекул нугалах процессын төгсгөлд уурагтай холбоотой хэвээр байна.
Денатураци
Аливаа хүчин зүйлийн нөлөөн дор уургийн гуравдагч бүтцийг зөрчихийг денатураци гэнэ. Молекулыг тогтворжуулдаг олон тооны сул холбоо тасрах үед уугуул хэлбэр алдагдах болно. Энэ тохиолдолд уураг нь өвөрмөц үйл ажиллагаагаа алддаг боловч анхдагч бүтцээ хадгалдаг (денатурацийн үед пептидийн холбоо устдаггүй).
Денатурацийн үед уургийн молекулын орон зайн өсөлт үүсч, гадаргуу дээр дахин гидрофобик хэсгүүд гарч ирдэг. Полипептидийн гинж нь санамсаргүй ороомгийн хэлбэрийг олж авдаг бөгөөд түүний хэлбэр нь уургийн гуравдагч бүтцийн аль холбоо тасарсанаас хамаарна. Энэ хэлбэрийн хувьд молекул нь уураг задлах ферментийн нөлөөнд илүү өртөмтгий байдаг.
Гуравдагч бүтцийг зөрчсөн хүчин зүйлс
Денатураци үүсгэж болох олон тооны физик, химийн нөлөөлөл байдаг. Үүнд:
- 50 хэмээс дээш температур;
- цацраг;
- орчны рН-ийг өөрчлөх;
- хүнд металлын давс;
- зарим органик нэгдлүүд;
- угаалгын нунтаг.
Денатуратлах нөлөө дууссаны дараа уураг нь гуравдагч бүтцийг сэргээх боломжтой. Энэ процессыг нөхөн сэргээх буюу дахин нугалах гэж нэрлэдэг. In vitro нөхцөлд энэ нь зөвхөн жижиг уургийн хувьд боломжтой байдаг. Амьд эсэд дахин нугалах үйл ажиллагааг ахлагч нар гүйцэтгэдэг.
