Большинство запасных белков представляют собой олигомеры. Входящие в их состав субъединицы полиморфны и кодируются мультигенными семействами. 11S белки имеют Mr 300 – 400 кДа и состоят из 6 гомологичных субъединиц с Mr 50 – 60 кДа [14]. Каждая субъединица посттрансляционно расщеплена на две полипептидные цепи: кислую гидрофильную α (Mr 30 – 40 кДа) и основную гидрофобную β (Mr 20 кДа), соединенные между собой ковалентной связью (дисульфидной) связью и нековалентными взаимодействиями. Шесть α/β-субъединиц образуют гексамер, представляющий собой тригональную антипризму, образованную двумя повернутыми друг относительно друга на 60o полумолекул (триммеров) [19].

Для 11S белков характерна высокая степень гетерогенности. Как α-, так и β-цепи представлены несколькими типами, отличающимися по заряду и молекулярной массе, что приводит к образованию множественных полиморфных форм белка [20].

Гомологичность 11S белков была показана на уровне первичной структуры. В наибольшей степени консервативны β-цепи. Основываясь на гомологичности N-концевых последовательностей α- и β-цепей, Pleitz и др. пришли к выводу о наличии двух доменов в субъединицах 11S белков. Согласно их модели, эти два домена, соединенные между собой дисульфидной связью, расположены семерично относительно гексамера 11S белка. С-концевой гидрофильный участок α-цепей, не входящий в состав домена, образует поверхность молекулы, с С-концевая область β-цепей находится внутри гексамера и в силу гидрофобности участвует в стабилизации его структуры [19,21].

Молекулярная масса 7S белков составляет 140-240 кДа. В отличии от 11S белков они образованны 3 субъединицами и являются, во многих случаях, гликопротеидами (содержание углеводов составляет 6%) [14].

Тримеры 7s белков представляют собой комбинации из двух типов субъединиц: тяжелых с Mr 70 – 80 кДа (конвицилины) и легких с Mr около 50 кДа (вицилины). Известны как гомо-, так и гетероолигомерные тримеры. Последние состоят из обоих типов субъединиц в разном соотношении [15]. Аминокислотные последовательности тяжелых и легких субъединиц высоко гомологичны, но отличаются наличием в тяжелых субъединицах в N-концевой области гипервариабельной вставки (~ 20 кДа) с неупорядоченной структурой, для которой характерна высокая гидрофильность и присутствие повторяющихся элементов [16]. Легкие субъединицы могут отличатся по степени гликозилирования. Негликозилированные субъединицы входят в состав 7S белка вики и конвицилина гороха. Субъединицы 7S белков удерживаются в молекуле преимущественно гидрофобными взаимодействиями; ни в одном из исследованных 7S белков не отмечено наличие дисульфидных связей. Пространственная организация 7S белков существенно проще, чем у 11S белков [22,24].

2S белки представляют собой довольно обширную группу гетерогенных белков, являющиеся полиморфными и кодируемыми мультигенным семейством. Большинство 2S белков близки по структуре 2S альбуминам крестоцветных. К ним относятся проламины ржи, пшеницы и ячменя, запасные белки клещевины, бразильского ореха и др. [25]. Они состоят из двух полипептидных цепей (большой и малой), соединенных дисульфидным мостиком. Отдельную группу образуют 2S глобулины бобовых. 2S глобулины имеют молекулярную массу около 33 кДа и состоят из одной полипептидной цепи. По содержанию они значительно уступают главным компонентам семян, 11S и 7S глобулинам. Процессы распада 2S глобулинов при прорастании семян практически не исследованы. Среди 2S глобулинов бобовых только нарбонин Vicia narbonensis L. был достаточно полно охарактеризован. Установлена его трехмерная структура [25, 30].

Что качается мобилизации запасных белков, то для них характерны следующие признаки:

1) При прорастании семян запасные белки семян распадаются до аминокислот, которые затем используются для синтеза белков проростка.

2) У запасных белков отсутствует ферментативная и ингибиторная активность.

3) Запасные белки составляют более 5% от общего белка семян, что зависит от вида растения.

4) Большинство запасных белков представляют собой олигомеры, то есть состоят из нескольких субъединиц [26].

2.1.3 Характеристика фазеолина.

Фазеолин – это основной запасной белок семян фасоли. Запасной 7S белок фазеолин является основным глобулиновым компонентом семян фасоли (Phaseolus vulgaris L.) и составляет 30 - 60% от суммарного белка. Количество другого 7S белка – лектина фитогемагглютинина (PHA) – составляет 5 – 12% суммарного белка. 11S белок содержится в незначительном, по сравнению с 7S, количестве [31].

Для фазеолина, как и для других запасных белков, характерен полиморфизм, который обусловлен генетическими факторами и олигомерной структурой молекулы. Расшифрованы нуклеотидные последовательности генов трех субъединиц фазеолина и установлены соответствующие аминокислотные последовательности [27]. Β-субъединица состоит из 397 аминокислотных остатков, α и α’ – из 411 и 412 остатков соответственно. При SDS-электрофорезе препаратов фазеолина наблюдается от 2 до 6 зон с кажущейся молекулярной массой 43 – 45 кДа [28]. Основным фактором полиморфизма фазеолина и других запасных гликопротеидов является также различная степень гликозилирования его субъединиц [29]. Каждая субъединица фазеолина имеет два потенциальных места гликозилирования (Asn228LeuThr и Asn317PheThr), и может существовать в частично (только по Asn228LeuThr) или полностью гликозилированной форме. Как и у других 7S белков, олигосахаридные цепи фазеолина состоят преимущественно из остатков маннозы и ацетилглюкозамина [32].

Фазеолин способен к обратимой ассоциации и диссоциации. При pH 1,0 – 3,0 и 6,4 – 10,5 фазеолин находится преимущественно в форме триммера (7S), а при pH 12,0 диссоциирует на субъединицы (3S). К его диссоциации приводят также детергенты, мочевина, гуанидинхлорид, нагревание [33].

Молекулярная масса тримера фазеолина, определенная различными физико-химическими методами (светорассеиванием, гель-фильтрацией, электрофорезом в градиенте плотности ПААГ), составляет 140 кДа [36].

Фазеолин был первым запасным белком, у которого с помощью рентгеноструктурного анализа установлена трехмерная структура. Все три субъединицы, входящие в состав молекулы фазеолина, обладают сходной конформацией. Каждая из них состоит из двух близких по структуре модулей (N- и C- концевого). Каждый модуль образован двумя структурными доменами: компактным β-баррелем (бочонком), образованным антипараллельными β-складками, и α-спиральным участком, имеющим форму крючка. Последний представлен тремя α- спиралями (α1, α2, α3) и грает ключевую роль в стабилизации тримера фазеолина посредством межсубъединичных гидрофобных контактов. β-складки (стренды) каждого модуля субъединицы, соединенные между собой петлями различной длины, образуют два закручивающихся листа. Описанная структура поддерживается большим количеством водородных связей, солевых мостиков и гидрофобных взаимодействий [36]. Третичная и четвертичная структуры фазеолина изображены на рис. 1 и рис. 2 соответственно.