Химия и биология белков - Ф. Гауровитц 1953

Величина и форма белковых молекул
Рентгеноструктурный анализ растворимых белков

В то время как фибриллярные белки обнаруживают правильную периодичность лишь в одном или двух направлениях (см. гл. IX), многие из растворимых белков могут быть получены в форме настоящих трехмерных кристаллов. Исследование таких кристаллов при помощи старого способа рентгеновского анализа давало меньше типичных пятен интерференции, чем исследование волокон или денатурированных белков в виде порошков. Причина такого неожиданного результата заключалась в том, что старый метод анализа в рентгеновских лучах обнаруживал только те периодичности, расстояния между которыми были невелики, но не те, которых можно было ожидать в больших молекулах.

Пятна интерференции, полученные в этих первых анализах, обусловлены периодичностью аминокислотных остатков вдоль пептидной цепочки [61] или периодичностью в расстояниях между параллельными пептидными цепочками внутри белковой молекулы. Так все денатурированные белки дали пятна интерференции, соответствующие периодичностям 4,6 и 10 Å [62, 63]. Очевидно, что этот метод не может дать каких-либо сведений о действительных размерах первичных ячеек в белковых кристаллах.

Однако новый способ рентгеновского анализа, посредством рассеяния под малым углом [64], позволяет измерять периодичности более высокого порядка. При помощи этого метода были определены размеры первичных ячеек многих кристаллических белков. Основная трудность заключается в приготовлении больших одиночных кристаллов, ибо только рентгенограммы, полученные на индивидуальных кристаллах, могут быть однозначно истолкованы; рентгенограммы порошков, в сущности, ничего не говорят [65].

Если методы, рассмотренные в предыдущих разделах, дают возможность судить о протяженности лишь двух осей молекулы, то при помощи рентгеноструктурного анализа можно определить протяженность первичной ячейки во всех трех направлениях. Некоторые из этих величин представлены в табл. 4, где а, b и с — линейные размеры первичных ячеек — сопоставлены с молекулярным весом этих ячеек.

Было установлено, что кристаллы гемоглобина состоят из цилиндрических ячеек высотой 33,5 (сухой гемоглобин) или 40,1 Å (влажный гемоглобин) и диаметром 57 Å [70]. У лактоглобулина, рибонуклеазы и гемоглобина первичная ячейка, по-видимому, тождественна белковой молекуле. У других же белков первичная ячейка кристалла образуется двумя или более молекулами белка.

Таблица 4 Характеристика белковых кристаллов