Изучение трехмерной структуры с помощью рентгеновской дифракции и реконструкции изображения
Содержание
1. Кристаллизация мембранных белков
2. Реконструкция изображения и двумерные кристаллы
2.1 Реконструкция изображения
2.2 Три примера структурных исследований мембранных белков
3. Структура фотосинтетических реакционных центров ft. viridis и ft. sphaeroides
3.1 Вывернутый белок
3.2 Расположение спиралей в бислое и их соединение
4. Структура поринов
1. Кристаллизация мембранных белков Наиболее детальную структурную информацию об очищенных мембранных белках можно получить, исследуя методом рентгеновской дифракции трехмерные белковые кристаллы. К сожалению, оказалось, что интегральные мембранные белки очень трудно кристаллизовать. Будучи удалены из своего естественного липидного окружения, неполярные участки липидных молекул склонны агрегировать с образованием неупорядоченных форм, непригодных для кристаллографического анализа. Ясно, что необходимы специальные методы, позволяющие обойти эти трудности, и в этом был достигнут определенный прогресс. Михель обратил внимание, что мембранные белки образуют кристаллы двух типов. Кристаллы типа I напоминают стопки мембран. В них осуществляется латеральное взаимодействие между неполярными участками, а мембраноподобные слои связывают полярные участки белков. Подобные кристаллы были получены для нескольких белков, но ни в одном случае их нельзя было исследовать с помощью дифракции с высоким разрешением. Кристаллы типа II стабилизируются за счет контактирования полярных участков белковых молекул, а небольшие амфифильные соединения или детергенты в основном заполняют промежутки между ними. Заметим, что очень важными являются размер, заряд и другие свойства детергентов; если эти параметры неблагоприятны, то детергент может дестабилизировать кристаллическую структуру.
Кристаллы типа II образуют белки фотосинтетического реакционного центра Rhodopseudomonas viridis. Имеются данные, что близка к завершению работа по установлению структуры матриксного порина с высоким разрешением из наружной мембраны Е. coli.
Итак, мембранные белки можно кристаллизовать, и хотя число Успешных попыток пока невелико, можно сделать несколько выводов, касающихся методологии кристаллизации.
1. Белки кристаллизуются вместе с детергентом.
2. Очень важен выбор детергента. По-видимому, наиболее при- годны цвиттерионные или неионные детергенты с высокой ККМ и Малым размером мицелл.
Таблица 1. Мембранные белки, которые были закристаллизованы
Белок Ссылки 1. Реакционный центр R. viridis " 2. Реакционный центр R. sphaeroides " 3. Реакционный центр фотосистемы 1 циаиобактерий Phormidium laminosum 4. OmpF 5. OmpA " 6. LamB 7. Бактериородопсин
Кристаллизация облегчается в присутствии малых амфифиль-ных органических молекул, по-видимому влияющих на полярные концевые группы детергента. Так, белок реакционного центра R. viridis удалось закристаллизовать в присутствии 1,2,3-гептантриола.
Полиэтиленгликоль и сульфат аммония, обычно использующиеся при кристаллизации растворимых белков, применялись и для индукции кристаллизации мембранных белков.
В работе отмечалось, что условия кристаллизации в некоторых случаях близки к условиям, при которых детергент образует отдельную фазу. ............
