Выделение индивидуальных белков

Аффинная хроматография

Метод основан на способности белков прочно связываться с различными молекулами нековалентными связями. Используется для выделения и очистки ферментов, иммуноглобулинов, рецепторных белков.

Молекулы веществ (лиманды), с которыми специфически связываются определенные белки, ковалентно соединяют с частицами инертного вещества. Смесь белков вносят в колонку и искомый белок прочно присоединяется к лиганду. Остальные белки свободно выходят из колонки. Задержанный белок затем можно вымыть из колонки с помощью буферного раствора, содержащего в свободном состоянии лиганд. Этот высокочувствительный метод позволяет выделить в чистом виде очень малые количества белка из клеточного экстракта, содержащего сотни других белков.

Изоэлектрофокусирование

Используется пластина с амфолином — веществом, у которого заранее сформирован градиент pH. Проводят сначала электрофорез в горизонтальном направлении. Белки разделяются в зависимости от заряда (изоэлектрическая точка). Затем обрабатывают пластину раствором ДДС-Na и проводят электрофорез в вертикальном направлении. Белки разделяются в зависимости от молекулярной массы.

Анализ гомологичных белков

Гомологичные белки — белки, которые выполняют одну и ту же функцию, но различаются по первичной структуре (например, локализованы в различных органах или образуются при патологических состояниях). Например, HbA (содержит Glu) Þ HbS (содержит Val) при серповидноклеточной анемии.

Метод пептидных карт (отпечатков пальцев),предложенный Ингремом.

Этапы:

1) оба анализируемых белка расщепляют на фрагменты (пептиды);

2) смесь пептидов каждого белка наносят в виде пятна на угол листа хроматографической бумаги;

3) проводят электрофорез в горизонтальном направлении;

4) проводят распределительную хроматографию в вертикальном направлении;

5) полученные карты окрашивают и сравнивают;

6) различающиеся пептидные пятна выделяют и анализируют.

 

УСТАНОВЛЕНИЕ АК-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ БЕЛКА

I. Определение N-концевой АК

1. Метод Сэнжера (ФДНБ — фтординитробензол — связывается с N-концевой АК с образованием соединения желтого цвета).

2. Метод Эдмана (используется ФИТЦ — фенилизотиоцианат, который также связывается с N-концевой АК с образованием соединения оранжевого цвета).

3. Взаимодействие N-концевой АК с дансилхлоридом с образованием флуоресцирующего соединения.

4. Ферментативный метод (использование аминопептидаз — это ферменты которые избирательно отщепляют N-концевые АК, например, аланиновая аминопептидаза).

II. Определение С-концевой АК

1. Метод Акабори (гидразин разрушает все пептидные связи и реагирует со всеми АК, кроме концевой; концевую АК определяют после обработки смеси ФДНБ).

2. Ферментативный метод (карбоксипептидазы А отщепляют ароматические С-конце-вые АК, карбоксипептидазы В — основные С-концевые АК).

III. Определение АК-последовательности

1. Используют прибор секвенатор, предложенный Эдманом.

2. Избирательный гидролиз.

БЕЛКИ соединительных тканей

(Молекулы внеклеточного матрикса)

Главный компонент внеклеточного матрикса — белки. Выделяют 3 группы белков:

▪ протеогликаны (ПГ);

▪ фибриллярные структурные белки (семейства коллагена и эластина);

▪ фибриллярные адгезивные белки (семейства фибронектина и ламинина).

Все эти белки содержат углеводы, поэтому относятся к сложным белкам и называются белково-углеводные комплексы (БУК).

БУК классифицируются по 2 критериям: количеству углеводов в комплексе и качественному углеводному составу:

▪ протеогликаны (свыше 95% углеводов);

▪ мукопротеины (10–50% углеводов);

▪ гликопротеины (менее 10% углеводов).

ПГ — это белковые комплексы, в которых с молекулами белка ковалентно связаны гликозаминогликаны (ГАГ). Белки ПГ называют коровыми белками (core — сердцевина, стержень).

ГАГ — гетерополисахариды, построенные по стандартному принципу: состоят из многократно повторяющихся дисахаридов, мономерами которых являются уроновые кислоты и гексозамины. Классифицируют ГАГ по строению остатков моносахаридов, типу связи между ними, числу и локализации сульфатных групп. Выделяют несколько семейств ГАГ:

1)гиалуронаты;

2)хондроитин- и дерматансульфаты;

3)кератансульфаты;

4)гепарин и гепарансульфаты.

Строение главного ПГ хрящевой ткани — агрекана:

Функции ПГ: 1) структурные компоненты внеклеточного матрикса; 2) специфически взаимодействуют с коллагеном, эластином, фибронектином, ламинином и другими белками матрикса; 3) как полианионы, они связывают поликатионы и катионы; 4) обеспечивают тургор (упругость) различных тканей, связывая воду; 5) противостоят компрессионным силами; 6) влияют на клеточную миграцию; 7) действуют как антикоагулянты.

Гликопротеины и мукопротеины часто считают синонимами, так как различия между ними касаются лишь количества углеводов в комплексе, а моносахариды глико- и мукопротеинов одинаковы: галактоза, манноза, гексозамины, нейраминовая и сиаловая кислоты.

Функции мукопротеинов: 1) как компоненты секретов слизистых оболочек, они обладают защитными свойствами, уменьшая трение соприкасающихся поверхностей; 2) обеспечивают групповую, видовую и тканевую специфичность; 3) обладают ферментативной активностью.

Функции гликопротеинов: 1) являются структурными компонентами мембраны клетки, коллагеновых, эластиновых и фибриновых волокон, костного матрикса; 2) транспортные молекулы для витаминов, липидов, микроэлементов; 3) обеспечивают иммунную защиту; 4) обладают гормональной и ферментативной активностью (тиротропин, факторы свертывания крови).

В зависимостиот типа связи между углеводной и белковой частями БУК различают 2 типа БУК:

· БУК с О-гликозидной связью между углеводом и СЕР, ТРЕ, гидроксиЛИЗ (ОН-ЛИЗ) белковой молекулы;

· БУК с N-гликозидной связью между углеводом и амидным азотом АСН белковой молекулы.

Белковые части обоих типов БУК синтезируются по законам матричного синтеза, а углеводные части — нематрично по двум механизмам:

· углеводная цепь для БУК с О-гликозидной связью образуется путем постепенного добавления моносахаридов к синтезированной белковой части с помощью ферментов гликозилтрансфераз, обдадающих очень большой специфичностью;

· углеводная цепь для БУК с N-гликозидной связью синтезируется на специальной матрице — долихоле (полиизопреновое соединение) — и только затем присоединяется к синтезированной белковой части.

Распад БУК катализируется с помощью ферментов лизосом. Белковую часть расщепляют протеиназы, а углеводную цепь — гликозидазы. При врожденных дефектах гликозидаз возникают заболевания — мукополисахаридозы (болезни накопления БУК, лизосомные болезни).