Вторичная и третичная структура ацетилхолинового рецептора
Хотя первичная структура субъединиц не дает информации о том, каким образом белковая молекула АХР организована в мембране, можно приблизиться к пониманию этого вопроса путем построения молекулярных моделей, основываясь на данных об аминокислотной последовательности белка. Логично предположить, что, как у любых крупных белков, сегменты молекулы свернуты в упорядоченные мелкие альфа- или крупные бета-спирали. Эти вторичные структуры, в свою очередь, сворачиваются, образуя третичные структуры. Наконец, пять субъединиц (две альфа, одна бета, одна гамма и одна дельта) соединяются вместе, формируя конечную четвертичную структуру - полноценный ионный канал.
Для построения модели вторичной и третичной структуры АХР существенную роль сыграло обнаружение в первичной последовательности белка обширных участков неполярных (и, следовательно, гидрофобных ) аминокислот , способных к формированию трансмембранного домена. В оригинальной модели АХР, предложенной Нума с коллегами, были идентифицированы четыре такие области (M1-М4, рис. 3.2 ), и была предложена структура, представленная на рис. 3.3 . Используя индекс гидрофильности аминокислот в М1-М4 областях, можно самостоятельно проверить аргументированность этих заключений. Согласно последним данным, все трансмембранные участки, за исключением М2, являются скорее бета-, чем альфа-спиралями (см. рис З.2 А).
Как узнать, какая часть молекулы АХР является внеклеточной, а какая внутриклеточной? Прежде всего, на NH2-конце находится относительно гидрофобный участок из 74 аминокислот ( рис. 3.2 и рис. 3.5 ). Эта сигнальная последовательность необходима для проникновения синтезированного в клетке белка АХР в поверхностную мембрану. Следовательно, NH2-конец является внеклеточным. С этим согласуется тот факт, что два соседних цистеиновых остатка в позициях 192 и 193 ассоциированы с внеклеточным центром связывания АХ. Наконец, начальный внеклеточный сегмент составляет около половины от всей молекулы, что согласуется с известным распределением массы рецептора ( рис. 3.1 ). Исходя из указанного четного числа трансмембранных участков, СООН-конец также является внеклеточным. Главные характеристики этой модели хорошо согласуются с другими наблюдениями. Например, в условиях плотной упаковки, АХР образуют димеры за счет дисульфидных связей между СООН-концами дельта-субъединиц. Показано также, что такие дисульфидные мостики являются внеклеточными.
