Вторичная и третичная структура иммуноглобулинов. Изучение структуры иммуноглобулинов
За прошедшие годы была проведена очень большая работа по изучению вторичной и третичной структуры иммуноглобулинов, так как именно эти уровни организации белков определяют их разнообразные физико-химические и функциональные свойства. Тем сведениям, которые сейчас имеются в этой области, мы обязаны целому ряду физических методов. Ниже кратко охарактеризованы основные из них.
Наиболее важные исследования в области изучения пространственной структуры иммуноглобулинов выполнены в самое последнее время — речь идет об изучении кристаллов этих белков и их субъединиц с помощью рентгеновых лучей.
Особенностью рентгеноструктурного метода является его применимость только к изучению белков в кристаллической форме. В процессе кристаллизации белок может стабилизироваться в одной из нескольких своих изоформ. Кроме того, его дифракционная картина является усредненной по времени. Это усложняет или делает вообще невозможным исследование динамического поведения белка, присущего ему в растворе. Поэтому хорошим дополнением к рентгеноструктурному анализу служат некоторые другие методы.
Метод малоуглового рентгеновского рассеяния и рассеяния нейтронов основан на анализе распределения интенсивности рассеяния исследуемым раствором и дает информацию об общей форме и объеме макромолекул в растворе.
Метод дисперсии оптического вращения позволяет по зависимости величины вращения плоскости поляризации света, проходящего через образец, от длины волны определять степень а-спиральности и содержание структуры в белках.
Скорость водородно-дейтериевого обмена, которая измеряется по скорости изменения интенсивности определенных полос инфракрасного спектра белка после помещения его в тяжелую воду, характеризует компактность и стабильность белковой глобулы.
Метод круговой поляризации флуоресценции является эмиссионным аналогом кругового дихроизма и отражает оптическую активность хромофора в его электронно-возбужденном состоянии. Так как только люминесцентные хромофоры (в основном триптофан) обусловливают спектры круговой поляризации флуоресценции, то этот метод является более избирательным, чем метод кругового дихроизма, при котором спектр обусловлен всеми адсорбирующими хромофорами.
Иммуноглобулины особенно удобны для этого рода анализа, поскольку в каждом домене имеется очень мало (от одного до трех) остатков триптофана и, кроме тото, они занимают сходное пространственное положение.
Принцип метода поляризации флуоресценции заключается в следующем: скорость выхода флуоресцентного красителя, связанного с белковой молекулой из плоскости поляризации возбуждающего флуоресценцию света, зависит при постоянной вязкости и температуре раствора от объема молекулы. Поэтому по зависимости параметра, характеризующего эту скорость, от вязкости раствора можно рассчитать эффективный радиус Стокса или эффективный объем молекулы. Они непосредственно связаны с временем корреляции молекулы. Подробнее об этом параметре сказано ниже.
Значительная часть материала, который обсуждается в наших статьях, получена методом спиновой метки, поэтому остановимся на его описании подробнее.
Спиновая метка представляет собой стабильный нитроксильный радикал с общей структурой. Уникальность метода спиновой метки состоит в том, что он позволяет судить о локальных конформационных изменениях биополимеров в области присоединения метки. Теория метода и многочисленные результаты, полученные с его помощью при исследовании белков, нуклеиновых кислот, клеточных мембран и других объектов, подробно описаны в ряде обзоров и монографий.
