Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Рентгеновская кристаллография белков в настоящее время рактически единственный метод, позволяющий определять :ространственную структуру биологических макромолекул с атомным іазрешением. [1,2]. Давая точные сведения о том, как построены юлекулы белков, рентгеновская кристаллография создает структурную існову для изучения стереохимических механизмов каталитического ;ействия ферментов, способствует пониманию общих принципов троения и самосборки белковых молекул и служит основой изучения ;х физических свойств. Изучая пространственную структуру іункционально родственных ферментов, выделенных из разных видов рганизмов, рентгеновская кристаллография дает сведения об волюционных изменениях в структуре белковых молекул.
Являясь одним из разделов кристаллографии, рентгеновская ристаллография белков в то же время является важной частью юлекулярной биологии, и ее роль в этой науке возрастает по мере ого, как все более сложные биологические молекулы становятся 'бъектами изучения. Поэтому актуальность исследования ространственной структуры сложных биологических макромолекул вязана, как с расширением знаний о строении конкретных белков, ак и с совершенствованием методов исследования их ространственной структуры.
Цель работы состояла в определении пространственной труктуры фермента каталазы методами рентгеновской ристаллографии. Для достижения этой цели необходимо было решить ледующие задачи: найти условия получения кристаллов белка и его зоморфных производных с тяжелоатомными добавками, измерить нтенсивности рентгеновских дифракционных отражений от этих ристаллов, определить фазы структурных факторов белковых ристаллов, расчитать распределение электронной плотности в них и а основе интерпретации карт электронной плотности построить томную модель молекулы фермента.
Научная новизна работы.''
Впервые определена с высоким разрешением пространственная труктура одного из представителей широко распространенного класса ерментов, каталазы микрогриба Penicillium vitale, исследованы оменная организация и уникальная четвертичная <~трукту.?а этого
фермента.
Научно-практическая значимость работы.
Исследование пространственной структуры каталазы р vitale расширяет представления о строении сложных многосубъединичных белков. Построенная атомная модель молекулы может служить основой для стереохимического изучения механизмов ферментативного разложения перекиси водорода в живых клетках. Полученные сведения о структуре каталазы P.vitale вместе с данными о строении других каталаэ позволяют судить об изменениях этого фермента в процессе эволюции.
Структурные результаты и методические приемы, использованные в процессе исследования каталазы p.vitale, могут найти применение в исследованиях, проводимых в Институте молекулярной биологии АН СССР, Институте белка АН СССР, Институте молекулярной генетики АН СССР, Институте биоорганической химии АН СССР, Институте биохимии АН УССР и Институте молекулярной биологии АН УССР, а также могут быть использованы в курсах лекций о строении биологических макромолекул и методах их исследования в университетах и вузах.
Координаты атомов остова полипептидной цепи каталазы P.vitale помещены в Международный банк "белковых данных.
Апробация работы.
Результаты исследований, изложенные в диссертации, докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Пятая Европейская кристаллографическая конференция. (Копенгаген, Дания, 1979 г.).
Шестая Европейская кристаллографическая конференция. (Барселона, Испания, 1980 г.).
Третий СССР-ФРГ симпозиум по химии пептидов и белков. (Махачкала, 1980 г.).
Пятый Всесоюзный симпозиум по химии и физике белков и пептидов. (Баку, 1980 г.).
12-ый Международный конгресс по кристаллографии. (Оттава, Канада, 1981 ,г. ) .
Третий Всесоюзный симпозиум "Структура биологических макромолекул". (Звенигород, 1981 г.).
Третье Всесоюзное совещание по органической кристаллохимии. (Горький, 1981 г.).
Первый Всесоюзный биофизический съезд. (Москва, 1982 г.).
Четвертый Всесоюзный симпозиум "Физико-химические основы ферментативного катализа и его регуляция".(Москва, 1982 г.).
Четвертый Всесоюзный симпозиум "Структура биологических іакромолекул". (Звенигород, 1984 г.).
13-ый Международный конгресс по кристаллографии. (Гамбург, >РГ, 1984 г. ) .
Международный симпозиум "Перспективы биоорганйческой химии и юлекулярной биологии". (Алма-ата, 1984 г.).
16-я Конференция Федерации европейских биохимических обществ. Москва, 1984 г.).
Международный симпозиум по структуре и взаимодействию иомолекул. (Бангалор, Индия, 1984 г.).
Международная школа-симпозиум по структуре биологических акромолекул. (Пущино, 1986 г.). .
626-ой Съезд Биохимичеркого общества Англии. (Шеффилд, нглия, 1988 г.).
Отдельные этапы исследования пространственной структуры аталазы P.vitale дважды были отмечены медалями ВДНХ. Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, сновных выводов, списка цитируемой литературы -и приложения, иссертация содержит 267 страниц, включающих 31 таблицу и 50 исунков. Список цитируемой литературы содержит 220 наименований. Публикации.
По теме диссертации опубликованы 23 печатные работы, список оторых приведен в конце автореферата.