Кератины
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Кератины — семейство фибриллярных белков, обладающих нерастворимостью и механической прочностью, которая среди материалов биологического происхождения уступает лишь хитину. Кератины формируют твёрдые, но не минеральные структуры у пресмыкающихся, земноводных, птиц и млекопитающих. Различают α-кератины и β-кератины.
Содержание |
[править] История изучения
Исследования α-кератинов стало важнейшим этапом в создании современных представлений о значительно более сложных глобулярных белках.
Первые рентгеноструктурные исследования белков начались в 1930-х годах. Английский физик и молекулярный биолог Уильям Астбери (William Astbury) показал, что дифракционная картина от пучка рентгеновского луча, направленного на волос или шерстяную нить (в основном состоящих из α-кератинов), содержит расположенные вдоль оси волоса повторяющиеся структурные единицы длиной около 0,54 нм. В результате наблюдений было высказано предположение о том, что полипептидные цепи в белках этого семейства не вытянуты полностью, а скручены или свернуты каким-то регулярным образом[1].
[править] Структура белка
По вторичной структуре белка семейство кератинов разделяется на две группы:
- α-кератины имеют конфронтацию в виде плотных витков вокруг длинной оси молекулы (α-спираль);
- β-кератины, имеющие форму несколько зигзагообразных полипептидных цепей (т. н. β-листы).
Для первичной структуры α-кератинов характерно большое содержание цистеина и множество дисульфидных связей. Молекулярная масса — от 10 до 50 кДа. Периодичность в чередовании аминокислотных остатков в молекулах отсутствует.
В отличие от α-кератинов поперечные дисульфидные связи между соседними полипептидными цепями у β-кератинов отсутствуют. В полипептидной цепи каждый второй элемент — глицин. Характерно повторение последовательности «GSGAGA».
Для α-кератинов основным структурным компонентом являются цилиндрические микрофибриллы диаметром 75 А, состоящие из спирализованных, скрученных попарно протофибрилл.
[править] Свойства
Характерной особенностью α-кератинов является их полная нерастворимость в воде при pH 7,0 и физиологической температуре. Данное свойство частично обусловлено тем, что в состав молекулы входит большой процент гидрофобных аминокислотных остатков (фенилаланин, изолейцин, валин, метионин и аланин). В силу конформации белка R-группы этих остатков направлены к внешней стороне спиралевидной структуры молекулы.
[править] Биосинтез кератинов
Кератины кодируются генами большого мультигенного семейства (в геноме человека известны на хромосомах 11, 12 и 17)[2].
[править] Функции кератинов в организме
Обладая механической прочностью и нерастворимостью, кератины являются одним из основных компонентов для производных элементов кожи животных, выполняющих защитную функцию. Значительную часть сухого веса наружного слоя кожи составляют α-кератины.
Эластичные α-кератины входят в состав волос, шерсти, ногтей, когтей, игл, рогов и копыт млекопитающих. Чешуйки и когти пресмыкающихся (в том числе панцирь у черепах), а также перья, клюв и когти у птиц кроме α-кератинов содержат и более жёсткие β-кератины, а также неупорядоченные участки.
У членистоногих, например, раков, β-кератины часто входят в состав экзоскелета, иногда вместе с хитином.
Кроме того, β-кератины формируют шёлковое волокно (которое на 60 % состоит из β-кератина фиброина) и паутину.
[править] Использование
α-кератины, получаемые из отходов в мясной промышленности, используют для получения природных аминокислот.
[править] Примечания
- ↑ Ленинджер А. Основы биохимии. — Мир, 1985. — Т. 1. — С. 168. — 367 с.
- ↑ Кератин / Словарь биотехнологических терминов
[править] Литература
- Ленинджер А., Основы биохимии, пер. с англ., т. 1, М., 1985, с. 167-76, В. В. Баев.
