Короткие фрагменты белковой глобулы с преобладающей конформацией (1103300), страница 4
Текст из файла (страница 4)
15Е0.4518РазмерРазмер891011120,450,40,350,30,250,20,150,10,0501132 3456 789 10 11 12 13 14 15 16 17РазмерРазмерРис. 2. Величины а) ξ k , б) ζ k при определенном значении ближайшего расстояния междусоседями (6Å) и в) ξ k , г) ζ k при определенном значении среднего расстояния между соседями и(15Å) для Cath-выборки; доля – и есть значение этой величины, размер – размер групп, долякоторых определяется.21б) случайные олигопептиды, 5Е0,50,50,40,40,30,3ДоляДоляа) стабильные олигопептиды, 5Е0,20,20,10,1001234567891011 121132345670,450,40,350,30,250,20,150,10,050234569 10 11 12 13 14 15 16 17г) случайные олигопептиды, 16ЕДоляДоляв) стабильные олигопептиды, 16Е18РазмерРазмер7890,450,40,350,30,250,20,150,10,05010 11 12 13123 4567Размер89 10 11 12 13 14 15 16 17РазмерРис. 3. Величины а) ξ k , б) ζ k при определенном значении ближайшего расстояния междусоседями (5Å) и в) ξ k , г) ζ k при определенном значении среднего расстояния между соседями и(16Å) для выборки из PDBSelect.
Доля – значение величины, размер – размер групп, долякоторых определяется.б) случайные олигопептиды1601401201008060402007000Колличество случаев600050004000300020001000Величина отклонения10,80,60,400,2-0,2-0,4-0,6Величина отклоненияв) стабильные олигопептидыг) случайные олигопептиды3500Колличество случаев35Колличество случаев-0,8-110,80,60,400,2-0,2-0,4-0,6-10-0,8Колличество случаева) стабильные олигопептиды302520151050300025002000150010005000-1-0,8 -0,6 -0,4 -0,200,20,40,60,81-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2Величина отклонения00,2 0,4 0,6 0,81Величина отклоненияРис.
4: Число отклонений ξ i и ζ i , j от ζ i в зависимости от величины отклонения; a) ξ i - ζ iстабильных олигопептидов из Cath-выборки, б) ζ i , j - ζ i случайных олигопептидов из Cathвыборки, в) ξ i - ζ i стабильных олигопептидов выборки из PDBSelect, г) ζ i , j - ζ i случайныхолигопептидов выборки из PDBSelect.22Полученные данные свидетельствуют о большом сходстве распределений, азначит,указываютнато,чтоконформационно-стабильныеолигопептидыраспределены по белковым глобулам в целом независимо друг от друга. С другойстороны, налицо высокая “плотность” стабильных олигопептидов в белковыхструктурах (см.
Рис. 5).Рис. 5. Расположение стабильных олигопептидов во фрагменте цепи А белка 1LDJ. Близкорасположенные пары стабильных олигопептидов обозначены цифрами.Следующие недостатки, использованных в этой части работы выборок,(сильный разброс исследуемых структур по размерам тестируемых α-спиральныхобластей, большое количество белков с малой величиной этих тестируемых αспиральных областей, большое количество белков с ß-структурой) поставили насперед необходимостью составить выборку крупных белков с большим количествомα-спирали при полном отсутствии ß-структуры. Для повышения качества сравнениявзаимногораспределенияпредпочтительнымиспособствующейстабильныхявляютсяслучайномубелкисислучайныхукладкойсближениюолигопептидовα-спиралей,случайныхминимальнопозицийвпоследовательности, что может наблюдаться, к примеру, в протяженных плоскихструктурах благодаря снижению размерности.
Было подобрано лишь несколькобелков, удовлетворяющих таким условиям. Их PDB-коды: 1N1B, 1HH8, 1JDH,1QSA, 1PPR. Оказалось, что значения величины ξ i , вычисленные для каждого белкаиз этой выборки (кроме 1HH8), превышают среднюю величину ξ в другихиспользованных выборках. В случае же белка 1HH8, значения ξ i даже ниже ξ для23Cath и PDBSelect выборок. Однако при визуальном наблюдении этого белка напозиции, будь в которой стабильный олигопептид, ξ i стало бы высоким, находитсяолигопептид, не вошедший в список стабильных олигопептидов по причиненедостатка статистики о нем, но являющийся α-спиральным во всех случаяхнаблюдения.Для удобства сравнения результаты, касающиеся этой выборки, необходимопредставить в том же, формате, что и в случае Cath и PDBSelect.
Поэтому, отбросив1HH8, для всей выборки мы получили величины ξ и ζ (рис. 6 и 7).Случайные олигопептиды110,80,80,60,6долядоляСтабильные олигопептиды0,40,20,40,200345678910345макс. дистанция678910макс.дистанцияРис. 6. Доля стабильных сближенных олигопептидов от всех наблюдаемых в зависимости отближайшего расстояния, для короткой выборки специальных белков.Стабильные олигопептиды, 6ЕСлучайные олигопептиды, 6Е0,350,30,30,250,20,2ДоляДоля0,250,150,150,10,10,050,0500123456789101111223456789 10 11 12 13 14 15РазмерРазмерРис. 7.
Величины а) ξ k , б) ζ k при определенном значении ближайшего расстояния междусоседями (6Å) для короткой выборки специальных белков. Доля – значение величины, размер –размер групп, доля которых определяется.Результаты демонстрируют, как мы видим, большое число соседствующихфрагментов, заметно превосходящее число соседствующих фрагментов сослучайным распределением по глобуле.24Обсуждение результатовВ обсуждении результатов мы хотели бы подробно остановиться наособенностях аминокислотного состава исследованных участков вторичнойструктуры.
Напомним, что в обнаруженных коротких пептидных фрагментах,характеризующихсявысокойпредпочтительностьюкопределеннымконформационным состояниям, подавляющее число конформационно-стабильныхтетрапептидов находится в α-спиральной форме. Наиболее заметными иинтереснымихарактеристикамиаминокислотногосоставарегулярныхконформаций трёх основных типов можно считать следующие. В конформационностабильныхα-спиральныхолигопептидахнаблюдаютсяособенностиаминокислотного состава, характерные для этого типа вторичной структуры, носущественно более сильно выраженные.
Аминокислотный состав незначительноменяется в зависимости от длины участков. Единственной существенной вариациейв аминокислотном составе в зависимости от длины является наличие заметногочисла остатков пролина в участках, длиной в один-два остатка и практическиполное его отсутствие в участках большей длины, что, скорее, характеризует сампролин как остаток, конформационно способный соответствовать конформации αспирали, но не встраивающийся в α-спираль ввиду известных ограничений.
Чтокасается β-структуры, то интересно, что доля лейцина растёт с длинойструктурного участка, доля аспарагина падает с длиной структуры. Наконец,обращают на себя особенности аминокислотного состава в левой спирали типаполипролин II. Содержание пролина весьма велико (его конформационно наиболеевыгодные состояния соответствуют левому повороту цепи), и особенно заметенскачок при переходе от единичных «левозакрученных» остатков к фрагментамбольшей длины.
Доля аланина растёт с длиной спирали, – впрочем, малоеколичество левых спиралей длины более пяти остатков не позволяет достоверносудить о значимости этого результата.Важныймоментвработесвязансустановлениемраспределенияконформационно-стабильных олигопептидов вдоль полипептидной цепи и впространствеглобулы.Установленфакт25большогоколичестваблизкорасположенных друг от друга в пространстве глобулы конформационно-стабильныхолигопептидов. Близкие значения оцененных характеристик ряда построенныхраспределений свидетельствуют об их сходстве.
В нашем случае различия невеликии могут быть обусловлены неконтролируемыми причинами, и потому взаимноерасположение стабильных олигопептидов можно считать случайным. Переходя кконкретной оценке полученных данных, а именно к роли наблюдаемых стабильныхα-спиральных олигопептидов, необходимо отметить, что образование данного типавторичнойструктурыможетрегулироватьсяналичиемодигопептидов,проявляющих склонность к такому типу вторичной структуры. Полученные данныепоказывают независимость во взаимном расположении стабильных фрагментов вглобулярнойструктуре,однаковрядеслучаевнаблюдаетсязаметнаяупорядоченность в расположении конформационно-стабильных олигопептидов.Выводы1.
На полном массиве информации о структурах белков уточнены частотывстречаемости характерных конформаций остатков в полипептидной цепи. На картеРамачандрана локализованы области, характерные для различных типов вторичнойструктуры.
В отличие от принятого выделения двух основных типов вторичнойструктуры: α-спирали (ϕ ~ -650 ψ ~ -450) и β-структуры (ϕ ~ -1200 ψ ~ +1100)показано, что имеется и плотно заполненная область левой спирали типаполипролин II (ϕ ~ -600 ψ ~ +1500). Установлено, что частоты встречаемостиостатков в области левой спирали типа полипролин II и в β-структуре примерноравны. Это опровергает звучащие утверждения о несущественном наличиилевоспиральной конформации в белках и демонстрирует обоснованность введенияклассификации конформаций по трём основным типам: α-спирали, β-структуры,левой спирали типа полипролин II.2 Подавляющее число конформационно-стабильных тетрапептидов находитсявα-спиральнойформе.Вконформационно-стабильных26α-спиральныхолигопептидах наблюдаются особенности аминокислотного состава характерныедля этого типа вторичной структуры, но существенно более сильно выраженные.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
