Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 116
Текст из файла (страница 116)
рис. 1Ч.6). Она не отличается от глобальной структуры ((/оеш = 429 Табл п пи гь 3 Интервал 62,пп, ккал/моль Шейп основной цепи = О ккал/моль) по энергии ди- (-16,2 ккал/моль) и трипептидных 1-20,9 ккал/моль) взаимодействий. Большая относительная энергия этой конформации обусловлена не ее напряженностью, а незначительностью взаимодействий между удалепнымн остатками; суммарный эффект тетра-, пента- и т.д.
пептидных взаимодействий составляет всего -1,4 ккал/моль. т.е. на 17,9 ккал/моль меньше, чем у глобальной структуры ПриблиЗнтЕЛЬНО На СТОЛЬКО жЕ ОтЛИЧаЮтСЯ У НИХ ВЕЛИЧИНЫ 0,6п ОтСЮДа МОЖНО заключить, что основной особенностью глобальной конформации являетсп реализация значительных стабилизирующих взаимодействий между всемв остатками нонапептида Агу!-Ргоа. В данном случае эта структура была сравнена с полносгью развернутой, где заведомо отсутствуют контакты между удаленными остатками.
Данный пример иллюстрирует лишь наличие у глобальной конформации согласованности между всеми взаимодействиями. Рассмотрим свернутую конформацию Вгг,„—  — „— „— В.— 2 еа ЕЗ/Ег ед/ез ЕД/2Е2 ез/ед ез/е/ег ЕЗ/2ЕЗ ез/зег Ег/ЕЗ ег/ег/ ег/е/ез ег/е/гег е2/гед ег/ге/ег егйез ег/дег е/ед е/е,/ег е/ег/ез е/ег/г'2 е/е/ед е/е/е/ег е/е/гез е/е/зег Энсргет2дческое распределение конфермвцнй фрагменте Дгя! Ргог Яврз Расе Сук 1 ецб Япг 12гоа 1 пза >10 10-5 5-4 4-3 3-2 2-1 1-0 10 12 6 7 1! 12 17 12 5 13 6 6 19 24 28 24 10 9 12 7 6 10 9 12 едой ет Р и с.
1уГЛ. Шейлы основной цепи фрагмента Ага' — Ргое молекулы БПТИ -Кзм — Взз,—  — В ((/оо = 13,9 ккал/моль), имеющую шейп ез/зе/ез 6 у 8 9 (гж. рис. 1у.б). Эффективными здесь являются взаимодействия 1.епе с Аг8' и Азрз ( — 4,2 ккал/моль) и 01пт с Агй' (-6,8 ккал/моль). Общий энергетический аффект тетра-, пента- и т.д. пептидных взаимодействий равен -10,6 ккал/моль, т.е. на 8,7 ккал/моль меньше, чем у конформации с (/еа,„= О ккал/моль. Сближенные в шейпе ез/зе/ез остатки Суз~ и Рго" стабилизирующих контактов между собой не образуют. Энергия ди- и трипептидных взаимодействий здесь на 3,6 ккал/моль выше, чем у влобальной структуры.
Следовательно, аффективные взаимодействия Между удаленными остатками у лучшей конформации шейла ез/зе/з вриводят к ослаблению ди- и трнпептидных контактов по сравнению с соответствующими состояниями свободных участков Аг8' — (.епе и 1 иве-Ргое. В той или иной степени аналогичная ситуация наблюдается у конформаций всех свернутых шейпов, за исключением езДеез. В двух ЕнУчалх (е/ез/вез и е/е/зез) обРазование стабильных конфоРмаций нонапептнда невозможно из-за стерических напряжений. На рис. 1Ч.7 показан путь расчета конформационных возможностей Ноиапептида Агй'-Ргос, Из рисунка видно, что конформационные состоя- 431 АХ~ Рте~ Акр Крае'Сузз уепксуит.ртоз. Руиз 108(2,4) аз ~0 т~ Р и с.!Ч.у.
Скема расчета коифорн ций Агхг- Рго" молекулы БПТИ Приасасны колнчсстаа рассчнтаннык т рнантои и калинины относнгсллноб энсргкн гн скабкак> «онформапионнык состокннг саабокнык фрагментов, иошсашик глобалннунгструктуру ионапсгпиаа ния отдельных участков в гло. т бальной структуре отвечают низкоэнергетическим конформацням свободных фрагментов Максимальный разброс составгтд1 ляет 0-3,8 ккал/моль, причем большие величины ст'„бш имеют короткие фрагменты, включающие Агй', в пределах кото рых не может быть в полиси мере реализована потенция в' .вг.дз .кс .кз.па .в» .вз. Вз этого остатка к взаимодейстгзгг' ' зз' г!' з' згг' ггг' виям.
Однако среди конформаций, имеющих ту же форму основной цепи, они наиболее предпочтительны. Таким образом, величина сгобш какой-либо конформации короткого участка белковой цепи не является удовлетворительным критерием для оценки вероятности реализации конформации в белке. Более показательным представляется отношение энергии данной конформации к энергии других вариантов, имеющих сходную форму основной цепи или шейпа.
Поэтому при фрагментарном конформациопном анализе белка на более поздних стадиях расчета нз-за неполной реализации средних взаимодействий на коротких участках следует учитывать возможно большее число различных конформеров, отвечающих коротким участкам основной цепи. В данном случае величины сг'„б конформационных состояний фрагментов, составивших глобальную структуру, попадают а начало или в середину энергетических интервалов, которые были приняты для отбора перспективных вариантов.
В таблЛЧ.4 приведены теоретические значения двугранных углов гр, гу, Сб И УУ В ГЛОбальной конформации свободного нонапептида Ауф-Ргор и экспериментальные значения этих углов, полученные с помощью рентгеноструктурного анализа. Сравнение теоретической и экспериментальной кристаллической структуры указывает на нх полное совпадение по шейпу и форме основной цепи. Более того, имеется удовлетворительное количественное соответствие между теоретическими и опытными значениями подавляющего болыпинства конформационных параметров; расхождение, как правило, не выходит за общепринятые границы экспериментальных ошибок при рентгеноструктурном анализе белков.
Трудно предположить, что совпадение случайно. Из более чем 1Оу возможных конформационных вариантов нонапсптида (произведение исходных низкознергетичсских конформаций всех монопептидов) на завершающем этапе тлблмы !К4 Экспериментальные н теоретические значения копформаниоиных параметров (град! фрагмента Ага!-Ргоз молекулы НПТН ага! -179 175 177 180 5 30 71 83 56 180 -170 180 82 74 60 -61 — 94 -74 — 68 -65 — 61 — 92 — 174 177 177 178 — 165 180 — 175 180 66 73 90 162 180 157 180 01 7 -75 — 129 — 76 — 60 Приведены в верхних строчках параметров для каждого остатка. рассчитано лишь 299 (всего около 1850) (см.
рис. 1Ч.7). Таким образом, была рассмотрена чрезвычайно малая часть, поначалу казалось бы, равновероятных ситуаций. Структура нонапептидного фрагмента, реализующаяся в белке, не только вошла в состав рассчитанных конформаций, но и оказалась среди них термодинамически самой устойчивой.
Отметим, что этот факт явился первым серьезным доводом в пользу конформационной теории белка, на основе которой выполнялся расчет БПТИ. Оставленные для последующего конформационного анализа пять иизкоэнергетических структур с В- н К-состояниями Ргое имеют энергию в интервале 0-7,5 ккал/моль (табл. 1Ч.5). Фрагмент Агя1-СУВ14. Конформационный анализ тетрадекапептидного Участка БПТИ включает предварительный расчет пентапептида Туг'"-Суз'4 и октапептнда О1У7-Суз'4, а затем с использованием данных по нонанептиду Агй'-Рюе — последовательности Агд 1-Сух!4 (рис. 1Ч. 8). Расчет фрагмента Туг'0-Сух'4 выполнен, исходя из предпочтительных конформаций перекрывающихся дипептидных участков, которые были получены из анализа всех возможных комбинаций конформационных состояний соответствующих молекул метнламидов Х-ацетил-а-аминокислот.
Сочета- 433 144 146 152 143 — 30 — 40 — 12 -29 — 17 — 36 -5 — 67 147 149 157 159 145 149 179 170 177 170 — 177 — 173 169 173 176 -172 175 — 173 175 173 178 176 — 173 — 179 82 61 -174 180 — 86 -61 66 63 -56 -59 — 54 — 52 17 30 -178 180 178 180 Тевлина Лгу Конформации фрагмеига Агхз — Рпзг-Абрз — Рве4-Су95-$.енб-б!нг-ргоо-ргоз, отобранные для последующего анализа Э не роз я Ноя,.
ккальзолб Шейп Конформацня ! Впп-В -К;,- г 3 1 2 3 В2211-В -К31— кп — к -кзг-в,,— в — в !к > 4 5 б 7 В 9 9 Ег)ЯЕ2 К„-Кз-кзг-В!2!-В -в !К ) 4 5 6 7 Я 9 9 Кн-Кз-Взг — Вгн —  — В !К ) 4 5 б 7 Я Ч 9 4 5 б 7 В 9 У Кп-В,-В„-Вз„-В -В (К ) 4 5 6 7 В 9 9 к„-в,-к„-ви,-в -в !к > 2,0 5,4 Вггп — Р. -В11— з 1 2 7 В!223-В -Кзз— г з В2212 Р В11 Езсггсз 4 а геб 6,! езезезег 7,5 434 ния отобранных низкоэнергетических дипептидных конформацнй составили 288 начальных приближений участка Туг'О-Суз'4. Они распадаются на 16 шейпов, каждый из которых включает 18 конформаций с двуми различными формами основной цепи.
Среди большого числа возможных вариантов выделяется ограниченный набор низкоэнергетичсских состояний фрагмента. Всего 8 коиформаций шейпов ег/2, УеУ2 изб имеют относительную энергию < 5 икал!моль. Конформации шейпа его характеризуются двумя поворотами пептидной цепи,что приводит к изменению ее направления на противоположное, сближая тем самым концы фрагмента, а при соответствующих конформационных состояниях остатков — к образованию эффективных взаимодействий. В лучшей конформации этого шейпа В,м-К,г-Н вЂ” К вЂ” В 1О 11 Гг Ы дополнительная стабилизация за счет тетра- и пентапептидных взаимодействий составляет -5,9 икал/моль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
