Физико-химические свойства белков. 
Денатурация белков. 
Факторы, вызывающие денатурацию белков. 
Понятие о шаперонах. 
Медицинское значение

Индивидуальные белки различаются по физико-химическим свойствам: 1) форме молекул; 2) молекулярной массе; 3) суммарному заряду, величина которого зависит от соотношения анионных и катионных групп аминокислот; 4) соотношению полярных и неполярных радикалов аминокислот на поверхности молекул; 5) степени устойчивости к воздействию различных денатурирующих агентов. Растворимость белков зависит: от перечисленных выше свойств белков; от состава среды, в которой растворяется белок (величины рН, солевого состава, температуры, наличия других органических веществ, способных взаимодействовать с белком). Величина заряда белков — один из факторов, увеличивающий их растворимость. При потере заряда в изоэлектрической точке белки легче агрегируют и выпадают в осадок. Это особенно характерно для денатурированных белков, у которых на поверхности появляются гидрофобные радикалы аминокислот.

На поверхности белковой молекулы имеются как положительно, так и отрицательно заряженные радикалы аминокислот. Количество этих групп, а следовательно, и суммарный заряд белков зависят от рН среды. Значение рН, при котором белок имеет суммарный нулевой заряд, называется изоэлектрической точкой (ИЭТ). В ИЭТ количество положительно и отрицательно заряженных групп одинаково, т. е. белок находится в изоэлектрическом состоянии.

Денатурация белков — это разрушение их нативной конформации, вызванное разрывом слабых связей, стабилизирующих пространственные структуры, при действии денатурирующих агентов.

Факторы, которые вызывают денатурацию белков, можно разделить на физические и химические.

Физические факторы.

• 1. Высокие температуры. Для разных белков характерна различная чувствительность к тепловому воздействию. Часть белков подвергается денатурации уже при 40−500С. Такие белки называют термолабильными. Другие белки денатурируют при гораздо более высоких температурах, они являются термостабильными.
• 2. Ультрафиолетовое облучение
• 3. Рентгеновское и радиоактивное облучение
• 4. Ультразвук
• 5. Механическое воздействие (например, вибрация).
• 5. Денатурация белков. Факторы, вызывающие денатурацию белков. Ренативация белка.

Химические факторы.

• 1. Концентрированные кислоты и щелочи. Например, трихлоруксусная кислота (органическая), азотная кислота (неорганическая).
• 2. Соли тяжелых металлов (например, CuSO4).
• 3. Органические растворители (этиловый спирт, ацетон)
• 4. Растительные алкалоиды.
• 5. Мочевина в высоких концентрациях

Денатурация сопровождается потерей биологической активности белка.

• 1. Уникальная трехмерная структура каждого белка разрушается, и все молекулы одного белка приобретают случайную конформацию, т. е. отличную от других таких же молекул.
• 2. Радикалы аминокислот, формирующие активный центр белка, оказываются пространственно удаленными друг от друга, т. е. разрушается специфический центр связывания белка с лигандом.
• 3. Гидрофобные радикалы, обычно находящиеся в гидрофобном ядре глобулярных белков, при денатурации оказываются на поверхности молекулы, тем самым создаются условия для агрегации белков. Агрегаты белков выпадают в осадок. При денатурации белков не происходит разрушения их первичной структуры. Удаление денатурирующих агентов диализом приводит к восстановлению конформации и функции белка, т. е. к ренативации (ренатурации).

В клетке обнаружены семейства белков — шаперонов. Шапероны принадлежат к трем белковым семействам, так называемым белкам теплового шока (hsp60, hsp70, hsp90). Свое название эти белки получили потому, что и к синтез возрастает при повышении температуры и других формах стресса. При этом они выполняют функцию защиты белков клетки от денатурации. Белки — представители семейства hsp70 — связываются на начальной фазе образования растущего пептида. Одни из них контролируют процесс сворачивания белка в цитоплазме, другие — участвуют в переносе белков в митохондрии. Белки hsp60 охватывают синтезированный полипептид наподобие бочонка, тем самым обеспечивая условия для принятия правильной конформации. Также шапероны участвуют в таких фундаментальных процессах, как: ренативация частично денатурированных белков; 2) узнавание денатурированных белков и транспорт их в лизосомы; 3) формирование трехмерной структуры белков; 4) сборка олигомерных белков; 5) транспорт белков через мембраны.

Молекулярные шапероны предотвращают денатурацию белков. Частично денатурированный белок попадает в полость шаперонинового комплекса. В специфической среде этой полости в условиях изолированности от других молекул цитозоля клетки выбор возможных конформаций белка происходит до тех пор, пока не будет найдена энергетически наиболее выгодная конформация.. Шаперонзависимое формирование нативной конформаций связано с расходованием значительного количества энергии, источником которой служит АТР (рис.4).