Введение к работе
Актуальность темы. Среди наиболее интенсивно исследуемых проблем моле-
улярной биологии важное место отводится изучению связи между аминокислотной
оследовательностью белка, его трехмерной структурой и свойствами. Ценная ин
формация может быть получена при структурно-функциональном анализе природ-
ых семейств гомологичных белков. Установление закономерностей пространствен-
ой организации таких белков, которые отличаются - иногда значительно - по ами-
окислотной последовательности, позволяет выявить структурную и функциональ
но значимость аминокислотных замен. Кроме того, такой анализ позволяет рас-
матривагь одновременно большое число белков, принадлежащих к гомологичному
емейству на основе данных о пространственной структуре базового белка. В связи
этим очевидную актуальность приобретает разработка новых подходов к структур-
о-функциональному анализу гомологичных семейств. Такие подходы дают возмож-
ость более полно использовать информацию, содержащуюся в трехмерной струк-
уре белка. ~
Цель работы. Разработка нового подхода к структурно-функциональному нализу семейства гомологичных белков, базирующегося на анализе простран-гвенной структури белка и позволяющего качественно предсказывать влияние минокислотных замен на пространственную структуру и свойства базового белка.
Научная новизна работы. На примере суперсемейства рибонуклеазы А раз-аботан новый подход к структурно-функциональному анализу семейстз гомологич-зіх белков, основанный на изучении нековалентных взаимодействий между боковий группами аминокислотных остатков базового белка с известной лростран-гвекной структурой и последующим анализом консервативности этих взаимодей-гвий в родственных белках Показано, что в белковой молекуле имеются плотные іра, состоящие из неполярных атомов боковых групп, которые определяют взаим-т пространственную ориентацию элементов вторичной структуры и расположение :татков активного центра. Существенное значение этих ядер для поддержания юстранственной структуры белка подтверждено их консервативностью в белках персеыейства рибонуклеазы А. На основании полученных данных было предска-іно, что: 1) консервативность ядер будет определять способ укладки полипептид-)й цепи, характерный для данного сеглейства и 2) отлкчия в структуре и биологиче-их свойствах между белками гомологичного семейства будут определяться соста-
воы, расположением и конформацией экспонированных петель. Сделанные предсказания были подтверждены структурно-функциональным анализом онконазы Р-30 - белка, принадлежащего к суперсемейству рибонуклеазы А.
Практическая значимость. Предложенный метод позволяет проводить изучение неполярной области в белках с последующим использованием полученных данных для анализа гомологичных белков, пространственная структура которых неизвестна. Установленные закономерности пространственной организации белков суперсемейства рибонуклеазы А служат теоретической базой дизайна и конструирования биологически активных белков и ферментоа, имеющих перспективу использования в медицине в качества антипирусных и противораковых средств.
Апробация работы. Результаты работы были доложены на международном симпозиуме "Современная энзимолопия: проблемы и перспективы" (С.-Петербург, Кижи, 1092), на конкурсе научных работ ИМБ РАН*(1992) - вторая премия, на Третьем международном симпозиуме "Рибонуклеазы: химия, биология и биотехнология" (Капри, Италия 1993), в лекции на факультете биохимии Университета г. Гронингена (Нидерланды, 1395).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работы.
Структура диссертации. Диссертация состоит из четырех разделов: введе
ние, литературный обзор, методические подходы, результаты и обсуждение, а также
выводов и списка литературы, содержащего ссылок. Она изложена
на страницах и содержит ^f таблиц и 2f рисунка.