Дослідження олігомерних форм білків методами світлорозсіювання: надмолекулярні структури кінази легких ланцюгів міозину гладеньких м'язів
DOI:
https://doi.org/10.7124/bc.00057FАнотація
Сучасні методи багатокутового світлорозсіювання в поєднанні зі швидкісною хроматографією білків та лазерною кореляційною спектроскопією дають досить детальну інформацію щодо розподілу білкових частинок у розчині, їхнього розміру та молекулярної маси. Дані, отримані при дослідженні кінази легких ланцюгів міозину гладеньких м'язів, свідчать про те, що цей білок існує в розчині як рівноважна суміш олігомерних, дймерних та мономерних часток у кількісному співвідношенні 2, 53 та 45 вагових % відповідно. На виході з гель-фільтраційної колонки рівновага значно зсунута в бік олігомерних форм кінази і час переходу до рівноважного стану становить приблизно 10 хв. Димер кінази має стрижнсвидну структуру з середньоквадратичним радіусом (СКР) біля 22 нм. Для олігомеру СКР складає біля 80 нм. Його структуру можна представити у вигляді спірального кільця із 10 витків з 10 молекулами кінази на виток. Структуру олігомера добре описують також стрижневидна або спіралевидна моделі з шістьма молекулами, розміщеними вздовж лінії або витягну тої спіралі. Біля 17 таких шестимолекулярних елементів утворюють паралельно асоційовані агрегати. Попередні до слідження показали, що низка інших білків також існує в розчині як рівноважна суміш мономерів і надмолекулярних структур з тривалим часом життя.Посилання
Schulz GE, Schirmer RH. Principles of protein structure. New-York: Springer. 1979; 316 p.
Mayr GW, Heilmeyer LM Jr. Skeletal muscle myosin light chain kinase. A refined structural model. FEBS Lett. 1983;157(2):225-31.
Mayr GW. Interaction of calmodulin with muscle phosphofructokinase. Changes of the aggregation state, conformation and catalytic activity of the enzyme. Eur J Biochem. 1984;143(3):513-20.
Mayr GW. Interaction of calmodulin with muscle phosphofructokinase. Interplay with metabolic effectors of the enzyme under physiological conditions. Eur J Biochem. 1984;143(3):521-9.
Kosk-Kosicka D, Bzdega T, Wawrzynow A, Scaillet S, Nemcek K, Johnson JD. Erythrocyte Ca2+-ATPase: activation by enzyme oligomerization versus by calmodulin. Calcium Binding Proteins in Normal and Transformed Cells. Eds R. Pochet, D. Eric, M. Lawson, C. W. Heizmann. New York: Plenum Publ. Cor., 1990: 169-74.
Flapper W, van den Oetelaar PJ, Breed CP, Steenbergen J, Hoenders HJ. Detection of serum proteins by high-pressure gel-permeation chromatography with low-angle laser light scattering, compared with analytical ultracentrifugation. Clin Chem. 1986;32(2):363-7.
Hayashi Y, Matsui H, Takagi T. Membrane protein molecular weight determined by low-angle laser light-scattering photometry coupled with high-performance gel chromatography. Methods Enzymol. 1989;172:514-28.
Kijima Y, Takagi T, Shigekawa M, Tada M. Protein-protein interaction of detergent-solubilized Ca2(+)-ATPase during ATP hydrolysis analyzed by low-angle laser light scattering photometry coupled with high-performance gel chromatography. Biochim Biophys Acta. 1990;1041(1):1-8.
Rarity JG, Owens PC, Atkinson T, Seabrook RN, Carr RJ. Light-scattering studies of protein association. Biochem Soc Trans. 1991;19(2):489-90.
Wen J, Arakawa T, Philo JS. Size-exclusion chromatography with on-line light-scattering, absorbance, and refractive index detectors for studying proteins and their interactions. Anal Biochem. 1996;240(2):155-66.
Kunitani M, Wolfe S, Rana S, Apicella C, Levi V, Dollinger G. Classical light scattering quantitation of protein aggregates: off-line spectroscopy versus HPLC detection. J Pharm Biomed Anal. 1997;16(4):573-86.
Wyat PJ. Calcium transients and resting levels in isolated smooth muscle cells monitored with quin 1 Anal chim acta. 1993; 272(3):1-40.
Sobieszek A, Barylko B. Enzymes regulating myosin phosphorylation in vertebrate smooth muscle. Smooth Muscle Contraction. Ed. N. L. Stephens. New York: Marcel Dekker, 1984: 283-316.
Sobieszek A. Regulation of smooth muscle myosin light chain kinase. Allosteric effects and co-operative activation by calmodulin. J Mol Biol. 1991;220(4):947-57.
Sobieszek A, Strobl A, Ortner B, Babiychuk EB. Ca(2+)-calmodulin-dependent modification of smooth-muscle myosin light-chain kinase leading to its co-operative activation by calmodulin. Biochem J. 1993;295 ( Pt 2):405-11.
Adelstein RS, Klee CB. Purification and characterization of smooth muscle myosin light chain kinase. J Biol Chem. 1981;256(14):7501-9.
Braginskaya TG, Dobichin PD, lvanova MA. Analysis of polydispersity by photon correlation spectroscopy. Phys Scripta. 1983; 26(5):309-15.
Nicoli DF, McKenzie DC, Wu JS. Application of dynamic light scattering to particle size analysis of macromolecules. Int Lab. 1992; 24(8):32-7.
Ausio J, Malencik DA, Anderson SR. Analytical sedimentation studies of turkey gizzard myosin light chain kinase and telokin. Biophys J. 1992;61(6):1656-63.
Lowey S, Goldstein L, Cohen C, Luck SM. Proteolytic degradation of myosin and the meromyosins by a water-insoluble polyanionic derivative of trypsin: properties of a helical subunit isolated from heavy meromyosin. J Mol Biol. 1967;23(3):287-304.
Carlson FD, Fraser AB. Intensity fluctuation autocorrelation studies of the dynamics of muscular contraction. Photon Correlation and Light Beating spectroscopy. Eds H. Z. Cummins, E. R. Pike. New York: Plenum press, 1974: 519-32.
Privalov PL. Stability of proteins. Proteins which do not present a single cooperative system. Adv Protein Chem. 1982;35:1-104.
Olson NJ, Pearson RB, Needleman DS, Hurwitz MY, Kemp BE, Means AR. Regulatory and structural motifs of chicken gizzard myosin light chain kinase. Proc Natl Acad Sci U S A. 1990;87(6):2284-8.
Filenko AM, Danilova VM, Sobieszek A. Smooth muscle myosin light chain kinase, supramolecular organization, modulation of activity, and related conformational changes. Biophys J. 1997;73(3):1593-606.
Sobieszek A. Vertebrate smooth muscle myosin: enzymatic and structural properties. The Biochemistry of Smooth Muscle. Ed. N. L. Stephens. Baltimore: Univ. Park press, 1977: 413-443.
Sobieszek A. Cross-bridges on self-assembled smooth muscle myosin filaments. J Mol Biol. 1972;70(3):741-4.
