Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Структура белков
Пространственная структура белков
Четвертичная структура белков - Функциональное значение четвертичной структуры белка

Четвертичная структура характеристична для каждого белка не только с точки зрения его пространственного строения, но и с позиций функциональной направленности. Вместе с тем, с четвертичной структурой связывают и некоторые общие признаки присущие белкам, имеющим этот уровень структурной организации.

Ранее предполагалось, что образование четвертичных структур - это один из путей уменьшения ошибок трансляции пептидных цепей в процессе биосинтеза. Так, например, даже одна ошибка при трансляции пептидной цепи из 1000 аминокислот может привести к тому, что такая белковая молекула не сможет принять необходимую пространственную конформацию, т.е. окажется функционально непригодной. Если же белок построен из 4-х пептидных цепей по 250 звеньев, то вероятность трансляционной ошибки существенно уменьшается. Результаты последних исследований убеждают однако в том, что такие предположения, видимо, не верны. Ошибки трансляции практически не прослеживаются даже в биосинтезе белковых молекул, состоящих из нескольких тысяч аминокислотных остатков, если специально не вмешиваться в генетический аппарат клетки.

Более привлекательные гипотезы в отношении роли и значимости четвертичной структуры белков состоят в следующем.

1. Объединение нескольких взаимосвязанных функций. Эта особенность четвертичной структуры реализуется через размещение нескольких функциональных центров по отдельным пептидным цепям объединенного в четвертичную структуру олигомерного белка. Так устроены, например, РНК-полимераза, крупные полиферментные комплексы.

2. Архитектурная функция. Четвертичная структура позволяет формировать из отдельных субъединиц самые различные объемные формы, которые и обеспечивают специальные функциональные возможности белка. Например, молекула ферритина построена из 24-х субъединиц собранных таким образом, что внутри общей глобулы образуется полость. В этой полости запасается и хранится до 3500 группировок FeOOH. Другой пример - активные центры ряда дегидрогеназ формируются только после образования четвертичной структуры аминокислотными остатками различных субъединиц.

3. Регуляторная функция. Это главная функциональная особенность белка, которая обеспечивается его четвертичной структурой. Проявляется она рассмотренным выше кооперативным эффектом.