Короткие фрагменты белковой глобулы с преобладающей конформацией (1103300), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Однако, в составе глобулярных головок проколагенанаходятся до пяти фрагментов, входящих в список стабильных.Глава IVВ главе обсуждаются конформационные свойства отдельных аминокислотныхостатков,атакжеособенностиаминокислотногосоставастабильныхтетрапептидов.В таблице 1 приводятся результаты сравнения аминокислотных составовконформационно-стабильных олигопептидов, а так же аминокислотных составовфрагментовбелковыхпоследовательностей,составленныхстабильнымиолигопептидами, и общей белковой последовательности.Как оказалось, в стабильных α-спиральных олигопептидах, по сравнению ссуммарной частью белковых последовательностей, находящейся в конформации α15спирали, повышено содержание остатков таких аминокислот, как аланин, аргинин,глутаминовая кислота, лейцин, изолейцин, валин.
А так же наблюдаетсяпониженное содержание триптофана, тирозина, валина, гистидина, глицина,аспарагина, т.е. всех α-спираль дестабилизирующих боковых радикалов. Такимобразом,короткиепептидыспредпочтительнымиконформациямистабилизируются массивными боковыми радикалами, как все α-спиральныефрагменты белков в целом, но более строго.Таблица 1. Сравнение аминокислотного состава стабильных тетрапептидов иобщей суммарной последовательности использованных белков.AminARNDCQEGHILKMFPSTWYVν i ,oligν i',oligν i , seqν i', seq∂ i ,olig∂ i , seq0.2180.0670.0140.0370.0020.0490.1360.0140.0080.0580.170.0720.010.0230.0050.020.0250.0030.0130.0550.0860.0490.0440.0590.0150.0370.0630.0800.0230.0540.0870.0560.0180.040.0470.060.0580.0160.0360.0720.1880.070.0170.0390.0030.0580.1290.0150.010.0650.1530.0750.0130.0290.0060.0230.0290.0040.0170.0570.0630.0520.0510.0560.0260.0470.0560.0630.0360.0540.0640.0540.0310.0480.0510.0570.0560.0270.0460.062.531.390.310.630.161.312.170.180.331.071.951.290.550.590.120.340.440.160.360.762.981.350.340.690.121.232.270.230.271.222.41.370.430.60.120.40.520.140.370.96Частоты встречаемости аминокислот во фрагментах, составленныхстабильными тетрапептидами, и их соотношения с частотами встречаемости всуммарной аминокислотной последовательности, а так же в тетрапептидах,полученных из исследуемого набора белковых структур.
ν i ,olig - частотавстречаемости ( i -ой) аминокислоты в последовательностях списка стабильныхолигопептидов, ν i',olig - в последовательностях всех наблюдаемых тетрапептидов.16ν i , seq - частота встречаемости ( i -ой) аминокислоты во фрагментах, составленныхстабильными олигопептидами, ν i', seq - частота встречаемости аминокислоты во всемнаборе белковых последовательностей. ∂i ,olig - различие между частотамивстречаемости данной аминокислоты в списках олигопептидов, ∂ i ,seq - различиемеждучастотамивстречаемостиданнойаминокислотыбелковыхпоследовательностях.
Различия вычисляются по формуле ∂ i =νi.ν i'Глава VГлава посвящена изучению распределения стабильных олигопептидов поструктурам белковых глобул и взаимного расположения относительно друг друга.Отмечена периодичность в распределении стабильных олигопептидов попоследовательностям многих белков. При анализе этого явления, было обнаруженоособое взаимное расположение фрагментов, формируемых одним или болеестабильным олигопептидом, могущим иметь общую часть. Поскольку подавляющеечисло коротких три- и тетрапептидов преимущественно находились в конформации,свойственной α-спирали, то детальное рассмотрение мы провели на пятидесяти αбелках, выбранных и рассмотренных с сохранением иерархичности структурныхклассов с помощью ресурса Cath.
При этом проявились следующие закономерности,объясняющие наблюдаемую периодичность: на отдельных α-спиралях стабильнымиолигопептидами чаще всего формировался только один участок, длинной в среднемв 4-6 аминокислот; фрагменты, сформированные стабильными тетрапептидами, вомногих случаях располагались в структуре белковой глобулы на близкомрасстоянии друг от друга.Для исследования доли сближенных стабильных фрагментов тестировались двевыборки: PDB-структуры белковых фрагментов, классифицированные в Cath как αспиральные;PDB-структуры,последовательностей),изполученныеспискаметодомPDBSelect(25%рентгеноструктурногогомологианализасразрешением не хуже 1,5Å.При определении конформационно стабильных фрагментов использовалсяСписок стабильных тетрапептидов, полученный нами и описанный в главах II, III.Переход от тетрапептидов к фрагментам выполняли посредством объединения17близких по последовательности или пересекающихся тетрапептидов.
Далеевычисляли минимальные расстояния между всеми стабильными фрагментами вбелковом домене. Соседними олигопептиды считались тогда, когда расстояниемежду ними было меньше заданной наперед пороговой величины.В результате оказалось возможным вычисление характеристик тенденции ксближению стабильных олигопептидов. В качестве такой величины нами быловыбрано отношение количества олигопептидов, имеющих соседей, ко всемнаблюдаемым. В случае одного белка вычисление характеристики производится поформуле 1, в случае набора белков по формуле 2.ξi =N∑Nn(1), ξ =inziiN +Ni∑(Nininiz+ Ni)(2), где ξ i - численная характеристикатенденции к сближению стабильных олигопептидов для i -ого белка, i - номер белкав исследуемом наборе,i -ом белке,NzNni- число стабильных олигопептидов имеющих соседей в- число отдельно стоящих стабильных олигопептидов в i -ом белке.iДля более детального рассмотрения взаимного расположения выделенныхфрагментов так же производится вычисление доли групп соседствующихфрагментов, отличных по числу входящих в состав этих групп выделенныхфрагментов.
Число входящих в группу фрагментов назовем размером группы. Дляпримера, отдельно стоящие фрагменты формально образуют группу с размеромодин, пара образует группы размера два и т.д. Для оценки распределения поразмерам групп предполагается использовать следующую величину:ξk =∑Nimax kki∑∑Nim=1m(3), где ξ k - доля фрагментов включенных в группы сближенныхiфрагментов типа k , k и m - размеры групп сближенных фрагментов, i - номербелка в исследуемом наборе,Nki- число стабильных олигопептидов, входящих вгруппы размера k в i -ом белке, max k - размер наибольшей группы, наблюдаемой вбелке.
Величины ξ и ξ k связаны соотношением:18ξ=max k∑ξk =2(4). Для оценки возможной взаимозависимости в расположенииkстабильных участков в структуре глобулы проведено сравнение взаимногорасположениястабильныхопределеннымиолигопептидовпозициями.иХарактеристикифрагментовсораспределенияслучайновзаимныхрасположений случайных фрагментов получены метом многократных генерацийслучайных положений фрагментов в пространственной структуре белковойглобулы, который по существу является методом Монте-Карло. Способ генерациислучайных положений заданного количества фрагментов в структуре белковойглобулы в данном случае не подразумевает равномерного распределения ни попоследовательности, ни в пространстве.
Во-первых, вводится ограничение наконформационное состояние в данной позиции, приемлемым считаются позиции спреимущественно α-спиральными двугранными углами. Во-вторых, посколькуконформационно-стабильные участки определялись как объединение близкорасположенных по последовательности тетрапептидов, то и генерируемые в методеМонте-Карло фрагменты должны по последовательности стоять достаточно далекодруг от друга, подобно объектам, которые они моделируют.
Результатом являютсявеличины ζ (5)и ζ k (6), определенные подобно ξ и ξ k :ζ =∑∑ Nij∑∑ ( Nijni, jni, jz+ N i, j)(5), где ζ - искомая численная характеристика тенденции ксближению выделенных олигопептидов, i - номер белка в исследуемом наборе, j nномер итерации, N i , j - число выделенных олигопептидов имеющих соседей в i -омбелке приj -ойитерации,Nzi, j- число отдельно стоящих выделенныхолигопептидов в i -ом белке при j -ой итерации.ζk =∑∑ Nijmax kki, j∑∑ ∑ Nijm =1mi, j(6), ζi, j=Nnni, jzN i, j + N i, j(7), где ζ k - доля фрагментов включенных вгруппы размера k , k и m размеры групп близких фрагментов, j - номер итерации, i19- номер белка в исследуемом наборе,Nki, j- число стабильных олигопептидоввходящих в группы размером k в i -ом белке при j -ой итерации, max k - размернаибольшей группы сгенерированной случайным образом в белке.Таким же образом для большей достоверности оценки дополнительносравнивались величины ξ k и ζ k , определенные аналогично введенным ранее ξ k иζ k , но вместо ближайших расстояний между фрагментами рассматривались средниепо всем атомам.
Сопоставление различий между ξ k и ζ k с одной стороны и ξ k и ζ kс другой, может указать на возможность зависимости в ориентации выбранныхфрагментов относительно друг друга. В результате, вычисленные характеристикираспределениясопоставитьрасположенийвзаимныхсрасположенийаналогичнымислучайныхстабильныххарактеристикамифрагментов.олигопептидовраспределенияОтметим,чтовсеможновзаимныхприведенныехарактеристики являются в принципе моментами первого порядка, а точнееописывают среднее значение соотношения фрагментов, имеющих соседей иливходящих в группы определенного размера ко всем наблюдаемым.
Для оценкиподобиявзаимногорасположенияслучайныхфрагментовистабильныхолигопептидов была так же предпринята попытка сравнить моменты более высокихпорядков. Исходя из предположения, что стабильные олигопептиды относительнодруг друга расположены в соответствии с использованной в методе Монте-Карлосхемой, можно считать ζ i несмещенной оценкой среднего по ξ i и тогда диаграммычисла отклонений величины ξ i от ζ i и ζ i , j (7) от ζ i при достаточном размерестатистик должны быть сходны по форме. И если при проверке обнаружится, что ξи ζ близки, а диаграммы отклонений похожи, то можно будет полагать, чтомоменты второго порядка так же совпадают, поскольку при вычислении этихмоментов используются те же отклонения.Значения величин ξ и ξ k , ζ и ζ k , а так же отклонения ξ i и ζ i , j от ζ iпредставлены в виде диаграмм на рис.
1-4.20б) случайные олигопептидыPDBSelect110,80,80,60,6долядоляа) стабильные олигопептидыPDBSelect0,40,20,40,200345678910345макс. дистанция, Ев) стабильные олигопептидыCath78910910г) случайные олигопептидыCath110,80,80,60,6долядоля6макс. Дистанция,Е0,40,40,20,200345678931045макс. дистанция,Е678макс.
дистанция,ЕРис. 1. Доля стабильных сближенных олигопептидов от всех наблюдаемых в зависимости отближайшего расстояния (величины ξ и ζ ).б) случайные фрагменты. 6Е0,40,40,350,350,30,30,250,25ДоляДоляа) стабильные олигопептиды. 6Е0,20,150,20,150,10,10,050,05001234567891011121132 3456 7в) стабильные олигопептиды. 15Å0.40.35ДоляДоля0.30.250.20.150.10.0502345679 10 11 12 13 14 15 16 17г) случайные олигопептиды.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
