Установление первичной структуры белка

Но всего этого оказалось недостаточно. Как из­вестно, химиков интересует не только число атомов в любом соединении, но и их расположение. То же относится и к аминокислотам в молекуле белка. Во­прос о расположении аминокислот сложен. Даже если в молекуле всего несколько десятков аминокислот, число возможных сочетаний астрономически велико, а если их больше 50 (как, например, в гемоглобине, молекула которого имеет среднюю величину), число возможных комбинаций аминокислот выражается числом из 600 знаков. Как же из такого невообразимого числа возможностей пра­вильно выбрать наиболее вероятное расположение аминокислот каждого конкретного белка?

Оказалось, что с помощью метода хроматографии на бумаге эта проблема разрешается очень легко. Однако английскому биохимику Фредерику Сэнгеру понадобилось восемь лет, чтобы ис­следовать этим методом молекулу инсулина, состоя­щую всего из 50 аминокислот! Сэнгер расщеплял мо­лекулу на части, методом хроматографии на бумаге разделял короткие цепи и определял слагающие их аминокислоты, а также порядок расположения послед­них. Это было нелегкой задачей, ибо даже четырехкомпонентный фрагмент может располагаться 24 раз­личными способами. Выявив, каким более коротким цепям дают начало длинные цепи, Сэнгер мало-по­малу воссоздал структуру более длинных цепей. К 1953 г. он уже знал точный порядок аминокислот в молекуле инсулина.

Вслед за Сэнгером его методом воспользовался американский биохимик Винсент Виньо. Он применил его к очень простой молекуле окситоцина (гормона задней доли гипофиза), состоящей все­го из восьми аминокислот. Установив расположение аминокислот, Виньо попытался синтезировать соеди­нение таким образом, чтобы каждая аминокислота находилась на полагающемся ей месте. Синтез был осуществлен в 1955—1956 гг.; полученный в резуль­тате синтетический окситоцин по своим свойствам не уступал природному гормону.

Аналитический метод Сэнгера, равно как и синтез Виньо, впоследствии был повторен в более широком масштабе. В 1960 г. ученые установили расположение аминокислот в фер­менте, названном рибонуклеазой. Молекула рибонуклеазы состоит из 124 аминокислот, это в два с поло­виной раза превышает число аминокислот в молекуле инсулина. Фрагменты рибонуклеазы синтезировали, после чего изучали их ферментативную активность. Таким образом, к 1963 г. удалось установить, что для функционирования молекулы существенно необхо­димы аминокислоты 12 и 13 (гистидин и метионин). Это было значительным шагом вперед в определении точного механизма функционирования молекулы фер­мента.