Полифункциональность полипептидов
Изменения субстратной специфичности ферментов являются редким событием, а мутации в конкретном гене, как правило, сопровождаются ослаблением или потерей ферментативной активности. Видимо, это объясняется тем, что одиночные замены аминокислот в активном центре фермента или его окрестностях приводят к изменениям полипептидной цепи, делающим активный центр нефункциональным в отношении субстрата.
При изучении свойств мутантных ферментов не учитывается возможность появления новой ферментативной активности, которая остается незамеченной потому, что исходно неизвестно, появления какой активности следует ожидать.
В природе, по-видимому, полифункциональность является изначальным и фундаментальным свойством сложных полипептидов. Например, кристаллины (белки хрусталика глаза) у млекопитающих являются одновременно малым белком теплового шока неизвестной функции, у птиц и рептилий обладают активностью аргининосукцинатлиазы, форма дельта у рыб и рептилий обладает лактатдегидрогеназной активностью и является ДНК-связывающим белком. Изоформа кристаллинов тау, характерная для рыб, птиц и рептилий, является одновременно альфа-энолазой и белком теплового шока. У гемоглобина - основного переносчика кислорода и углекислого газа животных, обнаружены анилингидроксилазная, каталазная и пероксидазная активности. Помимо хорошо известной гидролитической активности абзимов (антитела, обладающие ферментативной активностью) в отношении различных эфиров и кокаина описана их способность осуществлять синтез амидов, реакции стереоспецифической циклизации, перегруппировку Клайзена, приводящую к образованию префеновой кислоты из хоризмовой, и другие реакции.
Исходя из этого, можно ожидать появления в организме человека и животных антител, обладающих самыми неожиданными ферментативными активностями, гены большей части которых элиминируются в процессе эмбрионального развития. Подтверждением данного предположения служит открытие в организме больных астмой аутоиммунных антител, специфически расщепляющих эндогенно образующийся пептидный гормон - вазоактивный кишечный пептид (VIP) . На скрытую потенциальную полифункциональность полипептидных цепей указывает также наличие у многих ферментов аллостерической регуляции, проявляющейся в различных формах, разная субстратная специфичность аллельных вариантов различных ферментов, а также изменение субстратной специфичности некоторых ферментов при изменении условий окружающей среды.
Таким образом, высокая специфичность ферментов проявляется лишь в определенных условиях внутренней среды организма. Изменения первичной структуры полипептидных цепей под действием точковых мутаций, по-видимому, могли бы способствовать проявлению скрытых возможностей, вызывая появление новой субстратной специфичности. Это может происходить, если найдется соответствующий субстрат среди многочисленных нормальных метаболитов (что имеет место, в частности, в случае аутоиммунных антител, расщепляющих VIP).
Смотрите также:
