3.10. Развернутая молекула миоглобина спонтанно принимает функционально активную конфигурацию

Оказывает ли гем влияние на пространственную структуру миоглобина? Ответ был получен при изучении сто миоглобина, т.е. миоглобина, лишенного гема. Апомиоглобин получают из миоглобина путем понижения рН раствора до 3,5. Поскольку при таком закислении связь между гемом и белком становится слабой, для отделения гема от белка используют экстрагирование органическим растворителем. Далее водную фазу, содержащую апомиоглобин, нейтрализуют. Измерения дисперсии оптического вращения показали, что при нейтральном значении рН степень -спирализации в апомиоглобине составляет 60%, что значительно меньше, чем в миоглобине По данным гидродинамических исследований апомиоглобин менее компактен, чем миоглобин. Более того, стабильность апомиоглобина гораздо ниже стабильности миоглобина. Следовательно, наличие гема оказывает заметный эффект на структуру миоглобина.

Является ли скручивание апомиоглобина и последующее включение гема спонтанным процессом? Если к нейтральному раствору апомиоглобина добавить мочевину или гуанидин, то молекула белка разворачивается (денатурирует). Содержание -спиралей в этих условиях (т.е. в растворе мочевины) близко к нулю. После удаления мочевины путем диализа степень -спирализации возрастает до 60%, т. е. апомиоглобин вновь скручивается. Последующее добавление гема к этому раствору приводит к образованию биологически активного миоглобина (рис. 3.22). При

Рис. 3.22. Образование миоглобина из денатурированного апомиоглобина.

Рис. 2.10.

и -Цепи гемоглобинов человека обладают сходными аминокислотными последовательностями. Для примера показаны участки трех цепей с остатками от до

восстановлении в ферромиоглобин такой ренатурированный белок способен обратимо связывать кислород с исходной эффективностью. Следовательно, сложная трехмерная структура миоглобина заложена в самой природе аминокислотной последовательности апомио глобин а, соединенного с простетической группой гема. Этот вывод подтвердил универсальность принципа, впервые открытого при исследовании ренатурации рибонуклеазы, а именно: последовательность аминокислот определяет конформацию белка.