Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 104
Текст из файла (страница 104)
Иными словами, они автоматически приняли положения, самые дыгодные с точки зрения межмолекулярных взаимодействий гормона с водой, что не учитывалось в расчете. В то же время эти положения не обеспечивают образования эффективных днсперсионных внутримолекулярных взаимодействий боковых цепей остатков Агд, что, казалось бы, свидетельствует о неудовлетворительности структуры с точки зрения учитываемых в расчете внутримолекулярных взаимодействий.
В действительности противоречие здесь кажущееся и найденные конформации декретина оптимальны в отношении всех видов взаимодействий. Теоретический конформационный анализ секретина привел к такой дтруктурной ориентации молекулы, которая не исключает реализацию рормоном ряда разнообразных функций, требующих строго специфических взаимодействий с различными рецепторами. Выделены два вероятных семейства низкоэнергетических структур молекулы с точностью до значений двугранных углов вращения (илн координат всех атомов) и величин энергии невалентных взаимодействий каждой структуры, Определение истинной иерархии найденных оптимальных конформаций секретина 303 сделать, однако, нельзя из-за неопределенности условий функционирова.
иия каждой из них. Для секретина отсутствуют данные рентгеноструктур. ного анализа. Поэтому пока невозможно сделать прямое сопоставление результатов теории и эксперимента. Можно лишь сравнивать найденны~ конформации секретина с известной крисгаллографической структурой его гомолога — глюкагона, 29-членного пептидного гормона 1244).
Т. Бланделл и С. Вуд — авторы рентгеноструктурного исследования этой молекулы (разрсшение 3,0 А), отмечают реализацию на участке 6 — 27 последовательности а-спирали и конформационную подвижность )ч-концевого гекса. пептида, идентичного 1ч'-концевому участку секретина.
В кристалле глюкагон является гомодимером, в связи с чем его структура, особенно на г1- и С-концевых участках, хотя бы частично должна быть детерминиро вана межмолекулярными взаимодействиями. Склонность к самоассоциацин была обнаружена и у молекулы секретина в водном растворе 1238), что проявляется, однако, в меньшей степени.
чем у глюкагона; она обнаруживается только при высоких концентрациях и у свободного фрагменга 7-27. Сопоставление структуры глюкагона с расчетными конформацнямн секретина выявило количественное совпадение геометрии центральнь1х а-спиральных участков 7 — 22 обеих молекул. Следуя из теоретического анализа, конформационная подвижность гормона согласуется с наблюдаемыми изменениями его спектров КД при укорочении цепи и вариации внешних условий [232, 239). Глава14 ПРИНЦИПЫ СТРУКТУРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ПРИРОДНЫХ ОЛИГОПЕПТИДОВ В 10-13 главах были обсуждены результаты теоретического конформационного анализа достаточно представительной группы олигопептидов Более полный перечень природных пептидов и их синтетических аналогов, пространственное строение которых рассмотрено автором данной монографии и сотрудниками до начала 1995 г., приведен в табл.
В.32. Напомним, что наш интерес к пространственной структуре сравнительно низко- молекулярных пептидов связан, прежде всего, с белками, изучение структурной организации которых требовало получения детального представления о характере и значении средних межостаточных взаимодействий и умения давать им правильную количественную оценку, Согласно бифуркацинной теории (см. разд, 2.1) сборка белка начинается с образования на локальных олигопептидных участках аминокислотной последовательносги конформационно жестких нуклеацнй, разделенных лабильными участками Их формирование должно иметь много общих черт, если почти буквально не совпадать, с процессом, особенно на первых его стадиях, свертываний белковой цепи. Поэтому априорный расчет трехмерной структуры белка. математическое моделирование механизма спонтанной, быстрой и безоши- 384 Окончание табл.
ИИ 32 Синтетический аналог Литературный источник дй и/п Природный пептид анинокислопгых остатков 33 Ацренорфин 34 Пептид Ь-сиа (259) [215, 260-262) !4 27 37 Фрагмент нейротоксина И 23 Зй Панкреатический трипсиновый инги битор [264) 35 Липотропньгй актов соматотропина 36 Секретин * БПП вЂ” брацикининпотенцирующий пептиц.
" ОП вЂ” опиондиый пептнд. [А!а )-, [В-А!а )-,(А!а ]-, (В-А(а ]-,[Х-МеМеГ~]-, [6[-МеАгй~)-, [164) (М- МеАгйт)-, (74- Мета!" )- ццреиорфин [О А]аг] [!ГО4] [РЮб] [РГО7] [данг) (.!ус7) [Ра!2 гга(Г) Пентнд [160 253] б сна (Агй ]-, [Ргог,йуаг,О!н~)-актов (Аап )-, [01п ]-, (Рго~~)-,[[4-Ма[ли'7)-, [Аког). [А(а, Рго' )-, (В-А!а", Рго' )- (Рюг~, 0-А1агг]-, [РгогЗ А!ам Ргоге) [А!аг Рю!7 В.А1агг) [О А!а4 Рюгз В-А!а ]-, (О-А!а~, Рго 7 А!агг Ргога) [А(а4 Рюгг А!ага Ргога]- секретив [ Рго' ]-, (МеГ', Рго' ]-,[Тйг", О(пгг Рго'г] (Ме!', Иег Ие'4 рю'"). (263] (Ме!', Иег, Агй", Ие'4, ргога)-))-иейрсчоксин бочной сборки белковой последовательности в физиологически активну», конформацию и понимание причин возникновения и эволюционног, развития гетерогенных полипептидов невозможны без установлеии принципов структурной организации менее высокомолекулярных пептидов и без разработки соответствующего метода расчета средних взаимо. действий, уникальных в каждом конкретном случае.
Между эволюционно отобранными олиго- и полипептидами нет четко очерченных границ или каких-либо принципиальных различий. Следовательно, физическая теория и расчетный метод конформационного анализа более простых молекул должны являться естественными составными частями физической теории в расчетного метода конформационнога анализа более сложных молекул того же химического типа, Знание пространственного сгроения и динамических конформацнонных свойств природных олнгопептидов представляет также большой самосз оя. тельный интерес, Оно необходимо для исследования молекулярных механизмов узнавания, стимулирования, регуляции и т.д., иными словами, для выяснения структурно-функциональной организации многочисленных пептидных гормонов, медиаторов, модуляторов, антибиотиков, ионофоров в других низкомолекулярных физиологически активных пептидов.
Априорный расчет конформационных возможностей олигопептидов приобретает здесь особый смысл, поскольку именно теоретический подход только и может (а следовательно, и должен) стать основой строгого решения необычной по своей общности, научной и практической значимости проблемы установления зависимости между структурой и функцией пептидов (подробно см. гл. 18). Ближайшая задача заключается в обобщении результатов конфформационного анализа рассмотренных и представленных в табл. Ш.32 природных олигопептидов, Для достижения этой цели нельзя было привлечь по соображениям исключительно объективного характера все имеющиеся литературные данные (см, ниже), и мы были вынуждены ограничиться выбором в качестве базовых отмеченных соединений. Это обусловлено рядом причин.
Во-первых, расчет пространственного строения перечисленных в таблице пептидов во всех случаях строился на основе единой теории. Во-вторых, в их конформационном анализе использовался один и тот же расчетный метод, который исходит из естественной классификации пептидных структур и охватывает все возможные состояния любой аминокислотной последовательности. В-третьих, в расчете соединений, перечисленных в табл. П1.32, использовались одни и те же потенциальные функции ван-дер-ваальсовых, электростатических и торсионных взаимодействий и водородных связей, одинаковая система их параметризации и единая валентная геометрия основных и боковых цепей аминокислотных остатков.
Таким образом, выводы о характерных особенностях структурной организации молекул олигопептидов в этом случае можно формулировать, опираясь на унифицированный во всех своих деталях подход и на результаты исследования представительного набора объектов. При полуэмпирпческом характере расчетной процедуры и потенциальных функций такое теоретическое и методическое единство является необходимым условием для корректного обобщения результатов, выявления общих закономернос- 388 Пей в структурной организации олигопептидов и формулировки далеко ддущих положений. К этому, безусловно, следует добавить еще одно условие — соответствие результатов теории и эксперимента.
Нами уже рыли рассмотрены причины принципиального и методического характера, вбъЯснЯющие не совсем обычнУю длЯ физических исследований ситУацию. 'Ьогда реальность расчета, за редким исключением, не может быть подтверждена прямым сопоставлением теоретических результатов с опытными данными. Выше обсуждались возможные в данном случае подходы (см.
гл, !О), которые и были использованы нами для апробации предложенных теории и физической модели структурной организации олигопептидов, а также всех деталей расчетной схемы, Олигопептиды, пространственное строение которых было изучено теоретически другими авторами, перечислены в табл. 1Н.33. Такие исследования проводились, в основном, тремя группами исследователей: С Г. Галактноновым и сотрудниками, Г. Шерагой и сотрудниками, Дж Де-, Коэном и сотрудниками. Большая часть изученных соединений (1-15) - это пептиды, содержащие не более десяти аминокислотных остатков. Нространственное сгроение ряда молекул (пептиды 2, 3, 5, 8, 9, 10) было Рассчитано сотрудниками сразу двух или трех групп; строение некоторых молекул пептидов (8, 9, 10, !3, !4, 17) исследовалось одновременно в группах Галактионова и автора данной монографии.
Следовательно, появилась возможность для сопоставления результатов расчета, если не с экспериментом, то хотя бы друг с другом. Сравнение данных конформационного анализа, полученных для ангиотензнна П, окситоцина, вазопрессина, энкефалинов и а-меланотропина, уже было сделано (см. гл. 9 — 12). Начнем обсуждение с одного из самых простых физиологически активных олигопептидов — тиролиберина (<О1п'-Н!зз-ргозННз), конформадионные возможности которого теоретически рассматривались Г. Шерагой и соавт. [268, 269], Дж. Викаром и соавт.
[270], М. Гудманом и соавт. [267], а также Дж, Джорджем и Л. Клером [271] и Р. Фларри и соавт. [272]. В последних двух работах использовались квантовохимические методы (расширенныи метод Хюккеля и С!4)3О/2). Рассчитанные значения Понформационных параметров глобальных конформаций тиролиберина сопоставлены в табл. 111.34. Обращает на себя внимание практически Полное несовпадение результатов всех выполненных расчетов этого Пептида. Различия, причем значительные, касаются не только численных Значений всех углов внутреннего вращения, но и их положений в низкоанергетических областях конформационной карты ~р — ~~, т.е. форм основной цепи остатков. Согласно расчетным данным авторов [268-271], Центральный остаток Нга имеет форму В; в работе же [267] он определен в К-состоянии, которое для остатка, предшествующего Рго, является Ьысокоэнергетичным; рассчитанные в работе [272] значения углов <р, у того же Н!з лучше всего отвечают на карте <р — у области 1..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
