Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 118
Текст из файла (страница 118)
Наличие такой согласованности между ван-дер-ваальсовыми, электростатическими и торсионными взаимодействиями и водородными связями делает устойчивым энергетическое распределение конформаций в отношеНии параметризацин потенциальных функций. Для более детального иссле- Гобл нгм (р а Низкоэнертетзнзеекие конформации фрагмента Ага ~-С у ам молекулы БПТИ Конформации в -в -н -в -в (в М 3! !2 о 34 34 пг !г 3 3 ВЗ!2 К32 Н В ВЗ (НЗ) В!п-Р.|г — Н -В -Вз (Дз) Впг Дп Н "К вЂ” Вз (Дз) Вгп-Вч-Н -Д -Вз(дз) Вз!г И!г Н И вЂ” Вз (Дз) Впг-В!г-Н -Д -Вз (Вз) В' Во Н'2-К!3 В' (В' ) 2!2 32 ! 3 дования силового поля конформации фрагмента Аг8'-Суа", совпадающей с экспериментом ((/,б,н = 2,8 ккал/моль) (см.
табл. 1Ч.8 и рис. 1Ч.9), получен ряд сечений гр — зр потенциальной поверхности. Для их построении определялась энергия во всех точках той низкоэнергетической области конформационной карты гр — зр монопептида, в которую попадают значения двугранных углов соответствующего остатка в исследуемой конформации Агв'-Суз'4.
Положение боковой цепи этого остатка и конформационные состояния других остатков фрагмента в данном случае остаются неизменными. Сечения были построены для Азрз Р)ге4, Сузу, (.еио, С!ц', Ргоз, Ргог, б1узг и Рго". На конформацнонных картах гр-3)3 остатков Азрз, Р)зе4, Суз' и (.епь с К-формой основной цепи обнаруживается лишь один энергетический минимум.
На рис. 1Ч.10, а потенциальные минимумы остатков Азр', Р)ге4, Суз' и (.еиб совмещены с областью К конформационной карты метиламида М-ацетилаланина. На карте гр-з(3 свободного монопептида они занимают небольшую площадь в средней части области К, имеющей самую низкую энергию. Найденные для оптимальной конформации фрагМЕНта АГ83-Суа)4 ((/„О,Н и 2,8 ККап/МОЛЬ) ЗваЧЕНИя гр, зр ТОЧНО ОтВЕЧаЮт самым низкоэнергетическим точкам соответствующих минимумов. Таким образом, остатки Азрз, Р)зе4, Сузу и (.епо в кристаллической структуре фрагмента обладают ограниченной конформационной свободой и находятся в наиболее низкознергетических состояниях Поскольку в каждом случае имеется только одна область низкой энергии, конформационное состояние каждого остатка пептидной цепи фрагмента Агв'-Суз!4 взаимообусловлено.
Кооперативность столь велика, что делает невозможным изменение конформации основной цепи одного остатка без одновременного изменения конформаций других остатков, т.е, без разрушения всей системы средних взаимодействий, в данном конформационном состоянии. В силу этого обстоятельства, а тем более при наличии согласованности ближних, средних и дальних взаимодействий маловероятно не только изменение структуры основной цепи данного участка,но и боль- шие отклонения углов гр, зр в рамках той же структуры прн генерации аминокислотной последовательности и ее укладке в нативную структуру 440 Конформацноннал анерпи, ннал/моль и„ и„ и., -60,8 -бо,г -60,8 — 58,4 -65,0 -64,1 -62,6 -62,5 2,8 3,7 3,8 5,4 о !.3 2,4 г,5 4,5 6,! 6,5 7,2 6,3 7,9 8,3 8,! -6,О -6.0 -6,О -бп -6,О -6,0 -6,О -6,О -0,7 -0,8 -0,8 -0,7 -1,! — 1,! — 1,3 — 1,5 -62,9 1О,7 -6,4 БПТИ.Именно в этом одна из причин удовлетворительного совпадения рассчитанных для свободного фрагмента конформациоиных параметров с параметрамн в сложившейся структуре белка.
Простой профиль потенциальных сечений объясняет эффективность процедуры минимизации. Сказанное относится и к остатку 0107 с В-формой основной цепи. Его оечение ьр-ар !см. рнс. 1Ч.10, б) также содержит одну область низкой энергии, вытянутую вдоль оси 1р; ее минимум отвечает расчетным углам !8, !у остатка 0107 в рассмотренной конформации Агй'-Суз'4.
Сечение потенциальной поверхности 1р-1у остатка 0!у'2 !см. рис. 1Ч,10, в) имеет две области низкой энергии, которые занимают большую по сравнению с рассмотренными случаями площадь. Несмотря на удовлетворительное совпадение уже полученных результатов расчета с опытными данными, деобходимо выяснить причину наличия в одной ннзкоэнергетической области нескольких потенциальных ям, так как в ином случае последующий донформационный анализ белка может пойти по неправильному руслу.
В самом деле, расчет Агй' — Суз'4 привел к набору ннзкоэнергетических конформаций, на основе которых будет проводиться дальнейшее исследование БПТИ. В этом наборе все варианты содержат остаток 0)у12 в более предпочтительном для свободного фрагмента состоянии с !р = 12б' и 3!Г= -84'. С помощью используемой процедуры минимизации невозможно прийти к иному состоянию, отвечающему второй потенциальной яме. Для этого нужно задать соответствующее нулевое приближение, что требует знания потенциальной поверхности.
Пример с 0!у'2 показывает, что исследование у наиболее предпочтительных конформацнй сечений потенциальиой поверхности должно явиться составной частью априорного расчета трехмерной структуры белка. Таким образом, структурное исследование Аг81-Суз!4-участка БПТИ выявило девять низкоэнергетических и в принципе перспективных для последующего анализа конформаций, принадлежащих шейпам е274еяг, е~4е~е~~ и е214еЬ !табл, 1Ч.8). Фрагмент Агйа-Туга!.
Схема расчета фрагмента Агй'-Тугг' приведена иа рис. 1Ч.11. Сложность задачи потребовала разделить анализ этого фрагмента на большое число ступеней. Кратко остановимся на одном нз промежуточных этапов расчета гептадекапептида Агй'-Агй'7. Его началь- 44! Глблиаа (у Отнаентельиал энергии конфирмаций фрагмента Аткз-Тугтз молекулы БИТИ Шейп Конформации Впзг — Кз! — Кп — Кз-Кзз — В|з) — В -В В„„-В -Дзгпп-дз-дзз-В„,-В -В В1ззгв-Кз~ К~гяз Кзг В|згВ -В Впм-В -Дзгяп Кз Кзг ВпгВ -В ВпггВ -Кзгйп — Кз-Кзз-В1згв -В В~ззгв — Кзгй, газ-К~гвп~ — В -В В122! — В-Кзгд1гдз-Кзз-Вд~ — В -В В)ззгв-Кз| Дп — Вз Кзз-Вш-В -В В~ззгВ-Кз~ Дп Дз Дзз-ВпгВ -В В, г — К,— В1гк — Д вЂ” В, гв -В ВпзгВ-Кзз Кп — Дз-Дзз-В„гВ -В Впзгв-Кз1 В1гпз Изз-В~згВ -В еудет!зет еК4еэезГзезтее ез!еез!ез!узГез! етеезтеэезе~еэее еэееезуезузезтеуе! еэ'еезуеее еэееезтае~ езтеезтье/ее е14езтьезезге еК4е~6ет ее!ее зузеег' ез!еезтзезгее еиеезГзез)ез! " Конформации, отобранные дла дальнейшего анализа.
ные приближения были составлены из предпочтительных конформаций, перекрывающихся по четырем остаткам тетрадекапептида Агу'-Сузы и гептапептида Т!тгп-Агйзт. Они могут быть разбиты на три группы. К первой относятся 24 конформации Агй! — Агя1т, в которых отобранные четыре варианта фрагмента Агу' — Суа'4 имеют шейп езУее~з и фрагмента СУз'4-Агпз т — шейпы езез1; е~е, Уеп еУз и УеУ", отвечающие состоЯниЯм этого тетрапептида в низкоэнергетических конформациях фрагмента ТЪгпАгя'т. Варианты второй группы различаются лишь конформацией Ргоа и на участке Агу'-Сузы относятся к шейпу езГееф з!в Третью группу образуют структуры, имеющие одинаковое конформационное состояние фрагмента Агу' — СУз'е шейпа езуееуУз и восемь Различных состоЯний Участка СУзьс Агдм шейпов езез1; евое,уез, е~~ иУеу'. У первой группы имеются четыре низкоэнергетические конформации шейпов езуее~~ез и е~~,ез~~езг".
Среди 24 рассчитанных конформаций второй группы лишь две имеют относительно низкую энергию (4,4 и 5,9 ккал!моль). Они принадлежат шейпу ез!еезуез~зез!', Из восьми рассмотренных структурных вариантов третьей группы шесть имеют энергию от 0 до 5,5 ккал!моль. Таким образом, минимизация 56 исходных вариантов гептадекапептида свидетельствует о резкой энергетической дифференциации его конформаций. Запрещенными из-за многочисленных неблагоприятных контактов между С-концевым н центральным участками фрагмента оказываются 4! конформация.
Девять конформаций Агй' — Агйи с 1!оош < !0,0 икал/моль явились исходными для анализа более сложного фрагмента молекулы БПТИ. Следующий за гептадекапептидом Агу'-Агдм участок 1!е'а-1!е'з-Агдзо-Тугм содержит объемные и конформационно лабильные остатки Рассмотрение конформационных возможностей свободных фрагмснтоа 11е'а-Туга', 1.узм-1!е'", 1.узм-Тугу', Рго" — Тугм с учетом данных дла и„ван алМ ° Конформации П 13 13 20 21 3222 32 32 3322 312 -Вгггг Взг-Взг-Взггг-В312 -Взггз Вгг Вп Кзггг Взп — ВЗ222 — В21 — К32 — В3322 — В212 -Взпг-Кзг-Взг-Кггм — Вз 1г* — Впп-Взг В12 — Вззгг Взп* -Вгмг — Вгг Взг Кгпг Взп -82222-В32 — В32-В3322-В312 Вээзз Вн Кэг Вээгг Вгп -Впгз Взг — Вп-Вззп-Вззг В2222 В22 В32 К2122 В312 -Вгггз-Вп-Ви-Взш-Вз12* — В2222 — В22 — В32 — К3222 — В312 3 14 15 -В -В , — В 3 3122 ВЗ В3323 ВЗ В3323 ВЗ В3323 ВЗ В3323 Кз В3323 КЗ В3323 КЗ 03323 К КЗ Вээгз ВЗ В3323 — ВЗ-В3323 — В КЗ ВЭЭ23 К вЂ” В» — Впгз Ю кн Н12 К1 212 Зг Вгп Кп-Н -К .Вгзг-Кзг — Н -К В212 К32 Н К -К,п-вп-Н -К Кгп-Взз Н -К Кпг-Вэг-Н вЂ” К -Кгп-Взг-1! -К -к„,-в„-н -к -К212-В 32-1! — К Кгп-Вп — Н вЂ” К Кгзг-Взг — Н -К 2,1 8.5 7.5 7.9 6,2 0 8,7 а,з ад 7,0 10,0 4,2 8,1 Агйз — Агу!7 позволило оценить взаимоотношение между всеми частями участка Агйз — Тугг' БПТИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
