Ионизируемые аминокислотные остатки в трансмембранных сегментах

Материалы » Принципы структурной организации мембранных белков » Ионизируемые аминокислотные остатки в трансмембранных сегментах

Многие модели мембранных белков предполагают, что в их трансмембранных сегментах находятся ионизируемые остатки. Эти остатки, вероятно, играют важную функциональную и / или структурную роль. В некоторых случаях эта роль однозначно установлена: 1) остатки лизина в бактериородопсине и родопсине образуют шиффовы основания с простетической группой ретиналя, что необходимо для светового возбуждения молекулы; 2) остатки гистидина в полипептидах реакционного центра бактерий участвуют в связывании с фотосинтетическими пигментами; 3) заряженные остатки в лактозопермеазе из Е. coli участвуют в осуществлении этим белком транспортных функций; возможно, эти остатки образуют сеть водородных связей внутри молекулы белка.

Перенос заряженных групп из воды в среду с низкой диэлектрической проницаемостью внутри мембраны энергетически очень невыгоден, и эти группы необходимо каким-либо образом стабилизировать. Неоднократно предполагалось, что для стабилизации достаточно образования ионных пар, и этот принцип использовался при построении трехмерной модели бактериородопсина. Однако расчеты показали, что свободная энергия переноса ионной пары из воды в среду с низкой диэлектрической проницаемостью тоже весьма велика. Для дальнейшей стабилизации необходимы дополнительные полярные взаимодействия, возможно, с участием других полярных групп или с помощью водородных связей.

В принципе даже одиночная заряженная группа внутри мембраны может стабилизироваться через взаимодействия с полярными группами и при участии водородных связей, эффективно делокализующих заряд. Можно привести несколько примеров изолированных, де-сольватированных ионов, стабилизированных за счет взанмодействий в водорастворимых белках. Аналогичные принципы, по-видимому, действуют в случае заряженных остатков трансмембранных сегментов интегральных белков.

Однако представляется более вероятным, что ионизируемые аминокислоты нейтрализуются внутри мембраны за счет протонирования или депротонирования. Свободная энергия нейтрализации заряженных аминокислот, по оценкам, составляет примерно 10–17 ккал / моль. В отсутствие специфических условий для полярных взаимодействий, стабилизирующих заряженный остаток в трансмембранном сегменте, он скорее всего будет нейтрализован.


Интересное на сайте:

Абсолютная чувствительность зрения
Для возникновения зрительного ощущения, источник света должен обладать некоторой энергией. Величина пороговой энергии при теоретически наиболее благоприятных обстоятельствах крайне мала. Минимальное число квантов света способных произвест ...

Надцарство доядерное или царство прокариот
Все известные одноклеточные и многоклеточные организмы вполне естественно делятся на две большие группы – прокариоты и эукариоты. Все прокариоты принадлежат к одному царству Дробняки, представленному бактериями и сине-зелеными водорослям ...

Петух с розовидным гребнем (ген «R») спарен с имеющей гороховидный гребень (ген «Р») курицей. От этого спаривания получено 25 потомков с гороховидным гребнем, 24 — с ореховидным, 26 — с розовидным и
Эта задача на признаки, определяющие двумя взаимодействующими генами. R_P_ - ореховый гребень rrpp — листовой гребень R_pp – розовидный гребень rrP_ – гороховый гребень F1 по Ф = 25 гор.г. : 24 орех.г. : 26 розов.г. : 22 листов.г. = ...