Введение к работе
Актуальность проблемы. . Важное место в современной физико-химической биологии занимают исследования механизма функционировать интегральных мембранных белков, участвующих в ионном транспорте, регуляции нервной проводимости и других функциях клетки. Один из основных этапов выяснения механизмов перечисленных процессов - установление пространственной организации соответствующих мембранных систем. Исследование так называемых "двумерных кристаллов" методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции дает, в случае мембранных белков, лишь общее представление о структуре молекулы. Используются также такие экспериментальные подходы как химическая модификацич, ограниченный протеоліз, а:плиз взаимодействия с поли- и моноклоналышми антителами, точечный мутагенез. Каждому из перечисленных методов присущи свои ограничения, и все они дают лишь косвенную информацию о структуре молекулы. В связи с этим является актуальным разработка новых методов установления пространственной структуры мембранных белков.
Бзктериородопсин (БР) пурпурных мембран галофилыых бактерий
Halobacterlum ЬлІоЬіит - реТИНЭЛЬСОДержаЩИЙ ХрОМОПрОТеИД,
осуществляющий ф!> то индуцируемый транспорт протонов через мембрану против градиента рн. В настоящее время это один из наиболее подробно охарактеризованных мембранных белков, однако многие вопросы, касающиеся специфических особенностей его строения и Функционирования, нуждаются в дальнейием уточнении. Это, прежде всего, детализация пространственной оргаьизащш бактериородопсинэ и выяснение структурной и функциональной роли отдельна аминокислотных остатков.
Цель настоящей работы, являющейся частью проводимых в Институте биоергашпеской химіяі им М.М.Шемякина и D.А.Овчинникова РАН комплексных структурно-функциональных исследований мембрэгашх белков, состояла в изучении,' на ирш.-ерэ Озктериородопсинз, возможности применения методов спектроскопии ЯМР высокого ра--ре пения для вгясн^тя тонких деталей пространственней структуры мембранного белка, В задачи Д'л;нг,Л работы входило установление прзстронстЕешюй структуры синтетических аналогов трэнсмемОраннык сеп."-нтсв
Оактериородопсина, солюОилизировзнных в смеси органических растворителей, моделирующей мембранное окружение белка. Основішми средствами для этого служили двумерная спектроскопия 'н-ЯМР в сочетании с компьютерными методами реконструкции пространствешюй структуры белков.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые получены с немощью спектроскопии ЯМР дашше о пространственном строешш трансмембранных сегментов мембранного белка, солюОилизированных в смеси органических растворителей. Разработаны метода реконструкции пространствешюй структуры трансмембранних фрагментов оактериородопсина по дашшм спектроскопии ЯМР.
На примере Оактериородопсина показана ігршіцшшальная возможность вияснення пространственной организации трансмембрашшх участков полипептидной цепи мембранного белка прямыми методами спектроскошш ЯМР высокого разрешеїшя.
Апробация работы и публикации. Результаты исследования доложеш и обсуждены на vi-m Советско-Швейцарском симпозиуме "Биологические мембраны. JTpyKTypa и функции" (швейцарця, 19ЭО), международной конференции по пентиум и белкам (Канада, Торонто, 1991), xv-ой международной конференции "Магнитный резонанс в биологических системах" (Израиль, Иерусалим, 1992). Но материалам диссертации опубликовано 6 статей.
Структура л объем 'диссертации. Диссертация изложена на 231 странице и состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы,'посвященный наследованиям пространственной структуры Оактериородопсина (глава I), оОсумоние результатов (глава 2), экспериментальная часть, выводы и список литератур:;, включающий 235 наименований. Диссертация содержит 33 рисунка и 21 таблицу.