Метод введения тяжелых атомов
На рисунке ниже показано, как по возрастанию амплитуды под действием тяжелого атома H1 можно измерить фазу отдельного ряда полос, представленного в виде гипотетической синусоидальной волны, которую даст сверхупрощенная белковая молекула.
Метод введения тяжелых атомов
Метод введения тяжелых атомов поможет получить сведения о фазах. Сверху изображен сверхупрощенный «белок» (треугольник из трех атомов), дающий синусоидальную волну, амплитуда и фаза которой соответствуют одному ряду полос. Ниже показано изменение амплитуды и фазы волны после введения в различные положения молекулы белка тяжелых атомов H1 и Н2. Эти тяжелые атомы служат исходными точками для измерения величины фаз (P1 и Р2) волн, рассеиваемых неизмененным белком. Расстояние между Н1 и Н2 надо знать очень точно.
К сожалению, остаются сомнения относительно знака: эксперимент ничего не говорит нам о том, в каком направлении — прямом или обратном — от тяжелого атома надо измерять фазу. Если n — число дифракционных пятен, то из-за неопределенности знака для каждого ряда полос можно получить 2n различных изображений структуры. Датский кристаллограф Д. Бижво указал несколько лет назад — правда, по иному поводу,— что проблему знака можно решить, если ввести в молекулу второй атом другого тяжелого металла и затем получить рентгенограмму.
Как показано на рисунке выше, тяжелый атом Н2, присоединенный к белку в ином положении, чем Н1, уменьшает амплитуду волны, рассеиваемой белком. Степень уменьшения позволяет нам измерить расстояние между Н2 и гребнем волны. Он должен находиться впереди Н1, иначе расстояние между ним и H1 нельзя согласовать с расстоянием до Н2. Для получения окончательного ответа необходимо знать длину и направление линии, соединяющей Н1 и Н2. Лучше всего рассчитать эти величины с помощью метода, разработанного моим коллегой М. Россманном. К сожалению, этот метод довольно трудно объяснить без привлечения математики.
Метод тяжелых атомов можно применить и к гемоглобину, если присоединить к атомам серы в цистеине атомы ртути. Обязательным условием служит неизменность структуры молекул гемоглобина и их расположения в кристалле после присоединения атомов ртути. Когда я впервые испытывал этот метод, я отнюдь не был уверен в том, что эти строгие требования можно выполнить.
Поэтому, пока я проявлял свою первую рентгенограмму гемоглобина с введенной в его молекулу ртутью, я та предавался оптимистическим надеждам на немедленный успех, то впадал в отчаяние, перебирая в уме все возможные причины неудачи. Наконец, на бумаге появились дифракционные пятна — точно в тех же местах, что и в случае свободного от ртути гемоглобина, однако интенсивность их была несколько иная,— что я и ожидал.
Ликуя, я ворвался в комнату Брэгга, считая, что выяснение структуры гемоглобина и многих других белков уже у нас в руках. Брэгг разделил мой энтузиазм. Никто из нас в тот момент не мог представить себе те огромные технические трудности, которые задержат нас еще на пять лет.
«Молекулы и клетки», под ред. Г.М.Франка
Читайте далее:
- Расположение четырех групп гема в молекуле оксигемоглобина
- Наблюдения изменений положений цепей в свободном от кислорода гемоглобине человека
- Построение модели α- и β-цепей гемоглобина
- Сравнение аминокислотных последовательностей в молекулах гемоглобина и миоглобина
- Пятна на рентгенограммах кристаллов белков
- Рентгенограмма монокристалла гемоглобина
- Функция гемоглобина
- Ослабление электрического поля воды
- Подавление α-спиралей
- Структурные изменения гемоглобина и ферментов при соединении со своими субстратами
- Гемоглобин
- Двухвалентное железо
- Получение дифракционных полос
- Проблема фаз
- Установление структуры
- Структура гемоглобина
