Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.2. Пространственное строение белка (947295), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Представленные в табл. 1П.6 значения ср, и <ртз составляют основу, по существу единственную, на которую могут опираться авторы в своих выводах о последовательности конформационных изменений белковой цепи при ренатурации. Согласно приведенным данным, из 33 исследованных мутантов у четырех в промежуточном состоянии и у семи в переходном значения ян и арта попадают в интервал 0,8 — 1,0, что указывает на реализацию у остатков в местах мутации конформаций, наблюдаемых в полностью свернутой форме барназы. В 12 случаях значения ~р! и грт находятся в интервале -0,1 — 0,2, что можно трактовать как сохранение в состояниях 1 н ТЯ' конформационных возможностей остатков исходной развернутой формы белка (Р). У 14 мутантов значения ~р, и<ртзколеблются в пределах от 0,2 до 0,8, что не позволяет сделать определенных заключений о происходящих по ходу ренатурацнн изменениях вблизи мутаций.
Обращает на себя внимание и тот факт, что у всех мутантов имеет место почти буквальное совпадение значений <р! и <ртз, а имеющиеся различия, за двумя исключениями, не превьппают указанные авторами пределы экспериментальных погрешностей [139!. Из этого можно сделать вывод, который в работе. однако. отсутствует, о практически идентичных, во всяком случае нс различаемых используемым методом, конформацнонных возможносгях белковой цепи барназы в промежуточном и переходном 402 Таблица П!.6 Раннктя пзмеяеннй свободяей зяергяя (ккал/моль) яромемуточнык [1), переходных (ТЯ) я полностью свернутых (Х) состояний мутаятоа отяесательне денатурярованных (р) но сравненяю со свободной энергней барпазы (ЬЬСр 1, ЬЬСр ТВ, ЬЬГр Гз) н значеяяя структурных параметров гр! я груб ярн развертывание белковой ценя [139) ЬЬСо ! ЬЬСо тз ЬЬСр м Эксмсмт вторичной структуры Моего мутации 6)-Конец а-Спираль 01-Пекла з аг-Спирал Пг-Пстлк аз-С Р В !-Структура ЙЗ-пстлк ~-Структура 04-Пекла Пз-Структура Вг-Изгиб 84-Структура 85-Структура С-Конец П!мгмгчочмг Вмксксиь| кмцмоккскотммо остатки, кпкфогмации которых и иромсжутг шом (П и лслокмгном !75!а сзокликк Ьггизкгг конформацккм к сг срлуз ой структуре сарказм.
403 ПезЧм-4 Акп-гА1а-5 Т)п-гА1а-6 Ча1 — гА)а-10 Ту -гА!а-13 А)а-г13/А)а-17 1.еа-гА)а-! 4 7)гг — !бег-16 Туг — гА1а-17 [[[Ь-,!С[гам [а Аю-!А[а.23 Пе — гЧа1-25 Т)п — з/Па-26 СМ-гС1у-29 Ча) — гА!а-Зб Аю — гАьр41 Ча1 — гА)а-45 ПезЧа)-51 Азр-гА1а-54 Пе-гА!а-55 Азпыд!4-58 [.уй~йгус62 Пе->Ча1-76 Аю — ~Айг-77 Туг-зРПс-78 Азп-гА)а-84 Пе-зЧЫ-ф8 [ее-гЧа)-89 бег-зА!а-91 5егыА1а-92 Пс — зЧар96 Т1к-гра1-! 05 Пс-чЧа)-109 0 0,2 0,7 1,0 1,5 2,4 1,3 1,0 1,2 0 -0,3 0 -0,2 0 -0,5 -0,3 -0,5 0,7 1,9 0,3 -0,1 0 0,2 0,4 0,9 О,! 1,1 1,7 0,6 0,7 0,1 0 0,2 0,7 1,3 1,9 2,0 2,8 1,5 1,2 -0,1 -0,3 0 -0,2 -0,1 -О,! -0,3 0,8 2,0 0,4 0 0 0,2 О.З 1,3 0 1,8 2.6 0,5 1,1 0,1 0,7 2,1 2,3 З,б 3,7 4,6 4,5 1,7 2,3 1,4 2,5 1,2 2,0 1,9 1,3 2,5 1,8 1,8 3,1 1,3 2,2 0,4 0.9 1,9 1,4 2,2 1,4 0 1,9 2,7 0,9 22 0,8 0 0 О,З О,З 0,4 О,З 0,5 0,8 0,5 08 0 0 -0,2 0 — 0,3 -0,2 05 ОЯ 08 0 0 О,! 0,2 0,7 0,5 0,7 0.6 0,6 0,3 0,2 0 0,1 0.3 0,3 0,5 0,4 0,6 0,9 0,6 ы 0 -0,2 0 -О,! -0,1 0 -0,2 -0,1 -0,2 О,б ОЯ ОЯ 0 0 О,! 0,1 Ох О,! 0,9 1,0 0,6 0,5 0,2 состояниях.
Используя представленные в табл. 1П.6 данные, Фершт и сотрудники следующим образом описывают порядок структурирования белковой цепи барназы по ходу ее свертывания. 1. Укладка цепи начинается в промежуточном состоянии (1) н усиливается в переходном (ТЯ) путем формирования главной гидрофобной нуклеации Мыс!ь Из 13 образующих Хне!, гидрофобных остатков у шести (Ча!-10, 1.еи-14, Пе-76, Пе-88, Пе-96, Пе-109) были опробованы конформационные состояния путем исследования соответствующих мутантов с "ненарушающими делециями".
Оказалось, что конформации остатков Пе-76, Пе-109 отвечают развернутой форме (фь <ртз = О, 0; 0,2, 0,2), Ча1-10, Ееп-14 и?1е-96 — неопределенному состоянию (Фь арта = 0,3, 0,3; 0,5, 0,6 и 0,6, 0,6) и лишь у одного остатка, Пе-88, конформации в промежуточном (у, = 0,7) и переходном (Фтз = 0,9) состояниях в той или иной мере могут соответствовать конформации в свернутой структуре белка (Х). Таким образом, непосредственные результаты исследования не дают достаточных оснований для сделанного в работе заключения о раннем формировании Хпс!, [139].
2. Далее, авторы утверждают, что нуклеация Хпс!з начинает образовываться в промежуточном состоянии, а в переходном уже предсгавляет собой компактную структуру [139]. Этот вывод не только не подтверждается, а прямо противоречит имеющимся результатам исследований, представленным в табл. Пйб [!38, 139]. Из семи остатков, входящих в Хпс1з, значения яь и азтз получены только дчя одного (.еа-89.
Но и они (~р, = 0,5, <ртз = 0,1) скорее свидетельствуют не о денатурацин конформационного состояния остатка, а об обретении им по ходу укладки белковой цепи большей свободы, что представляется малоправдоподобным. 3. В работе [139] говорится, что нуклеация Хпс1з не формируется вплоть до переходного состояния.
Действительно, рассчитанные для четырех мутантов из восьми, входящих в Хпс!ь значения аь и <ртз,, попадают в интервал -0,3 — 0,1, что свидетельствует о конформационной свободе остатков Пе-25, Ча1-45, Пе-51 и Туг-78 в состояниях 1 и ТБ', такой же, как у белковой цепи в состоянии О. 4. О поведении в процессе свертывания белковой цепи нерегулярных вторичных структур (1~ — Оз авторы[139] дают следующее заключение. Петли ()ь (14 и части петель 1)ь йз остаются развернутымн вплоть до переходного состояния и лишь петля йз приобретает детерминированную форму. Приведенные в табл.
111.6 данные не противоречат сделанному выводу, хотя их так мало, что нельзя быть уверенным в его справедливости. Анализ мутантов с единичными заменами трех остатков в петле Пп одного — в петле йз и трех — в (П, действительно, указывает на развернутое состояние белковой цепи в местах мутаций, а с заменами двух остатков в петле йз — на свернутое состояние. Данные же о петле 1)з в работе отсутствуют. 5. Элементы 8-структурной системы начинают образовываться на стадии промежуточного состояния и при подходе к переходному состоянию приобретают завершенный вид. Вывод не подтверждается результатами их собственного исследования, Имеющиеся данные говорят об обратном, Из пяти Д-складчатых листов трехмерной структуры барназы, четыре, а именно: Дь бъ 84 и ра, не имеют сформировавшихся конформаций в состояниях 1 и Т8.
Более того, на этом участке ренатурации у них не обнаруживается и тенденции к структурированию. Только у рз-складчатого листа (последовательность 85 — 91) конформации остатков Пе-88 и Бег-91 приближаются к нативным (в обоих случаях ср, = 0,7 и арса = 0,9).
6. Свертывание а,-спирали начинается с ее С-конца на стадии образования промежуточного состояния и в основном завершается в переходном состоянии. Этот вывод не встречает серьезных возражений, поскольку значения структурных параметров ф, и <ргз у двух С-концевых остатков спирали (Тпг-16 и Н(з-18) равны в состоянии 1 и ТЯ соответственно 0,8 и 0,9. 7. К-Концы аз-спирали и всего белка находятся в развернутой форме в состояниях 1 и Т8, а С-конец — в свернутом.
Первая часть этого заключения соответствует значениям ф, и урз, действительно, отвечающим этой форме (табл. П1.6). Что касается конформационного состояния С-конца белка, то, если судить по значениям параметров Ф, и Фгз остатка Ве-109, его конформацню следует отнести не к свернутой, как утверждается в работе, а к развернутой [139). Итак, первая попытка построить на уровне отдельных аминокислотных остатков количественную картину всего пути свертывания белковой цепи не достигла желаемой цели. Декларированный Ферштом и сотрудниками порядок ренатурации барназы не является очевидным следствием беспристрастного анализа, а представляется одним из множества правдоподобных вариантов феноменологического описания процесса.
Для такого заключения имеется ряд причин как субъективного, так и объективного характера. Прежде всего, невозможно было дать однозначную трактовку всем этапам свертывания белка из-за ограниченного при решении столь сложной задачи набора структурных параметров ф. В самом деле, для описания поведения цепи из 110 аминокислотных остатков авторы ничего не знали о более чем 80% остатков и располагали количественной информацией только о четырех остатках в состоянии 1 и семи остатках, куда вошли предшествующие четыре, в состоянии Т8. Из 33 изученных мутантов лишь у четырех значения параметра ф, заметно отличаются от <утз. Поэтому трудно говорить определенно о динамике ренатурации белка на участке 1 ~~ ТЯ.
Метод не фиксирует происходящие здесь событии. Очевидно, при таком соотношении числа известных и неизвестных может быть написано много сюжетов укладки барназы. Набор значений Ф в принципе может быть увеличен до 110 и выше. Однако, вряд ли это облегчит ситуацию. Нерешенным останется более серьезный вопрос, касающийся заключенной в параметре Ф струк- турной информации, т,е.
его физического смысла. Выше отмечалось, что строгая трактовка значений ср возможна лишь на уровне индивидуальных контактов и при адднтивном представлении энергии взаимодействий боковых цепей. Было показано на материале рассматриваемого исследования, что это нереально даже у мутантов с "ненарушающими делециями". В общем случае нельзя относить всю величину наблюдаемого при аминокнслотной замене изменения свободной энергии к боковой цепи одного остатка.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
