Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 119
Текст из файла (страница 119)
В результате задача была сведена к нахождению взаимодействий между остатками на противоположных концах фрагз!!вита Агяз — Тугг'. Результаты минимизации фрагмента Агяз-Туггз приведены в табл. 1Ч.9. Все найденные низкоэнергетические варианты представяяют исключительный интерес. Одна из иизкоэнергетических конформа$ий фрагмента Агу~-Тугн (17ооиз = 2,1 ккалззмоль) имеет шейп егз4еззгез. Начальный участок этой конформации (Агйз-Ргоэ) представляет собой конформационно жесткое ядро. Далее, благодаря следующим друг за другом остаткам пролива цепь отходит от него, на участке Рюа — Тйгн имеет Развернутую форму, а на участке, включающем остатки Т)згзз-Ьуз15, делает поворот на 180'.
Поворот цепи в этом месте имеется во всех Кнзкоэнергетических конформациях фрагмента Азиз — Тугг', После поворота ва участке Ьуз'5 — Тугг' наиболее выгодной опять становится развернутая форма основной цепи. Ее предпочтительность объясняется двумя причинами. Во-первых, как было выяснено при анализе ряда фрагментов разной длины, такое состояние основной цепи с точки зрения энергии и энтропии Является одним из самых предпочтительных как для свободного фрагМента Ьуз'5-Тугг', так и для составляющих его участков. Во-вторых, при развернутой цепи создаются наиболее благоприятные условия для образования стабилизирующих контактов фрагмента 1.уз'5 — Тугг' с подавляюВцзм большинством остатков предшествующего участка.
Знаменательным фактом является совпадение описанной конформации у геометрией этого участка в трехмерной структуре молекулы БПТИ, йайденной с помощью рентгеноструктурного анализа. Совпадение теоретической и кристаллической структур Агяз-Туггз касается не только шейна В формы основной цепи, но и численных значений конформацнонных параэгетров зр, Чз, 01 и 7 подавляющего большинства остатков.
Много общего Агу Рге Ахр Рве С!С.Сее 61й Рте Рте ТТг Твг С1е Рге Суъ.хув А)а Аге 11е 1С.Аге Тег Р и с.!Ч.!1. Схема расчета конформаний фрегменте Ага — Туг молекулы БИТИ 2! с рассмотренной конформацией имеет структура с (г„ен, = 6,2 ккал/моль (см. табл. 1Ч.9). На участке Агдг-Тугзг она отличается лишь значением угла грв, который отвечает К-форме остатка Ргов. Далее на участке Ргов — А!а'" цепь образует около двух витков спирали (не а-спирали) и затем вновь, как и в конформации с (/,е„= 2,1 ккал/молви приобретает развернутый характер. Таким образом, низкоэнергетические структуры Агя! — Туг" состоят из конформационно близких, но по-разному упакованных микроглобул, которые различаются состояниями боковых цепей.
Конформации с величинами (/,е = О и 6,2 ккал/моль, а также некоторые другие представляют интерес в связи с результатами, полученными Крейтоном [7) при исследовании процесса укладки денатурированной белковой цепи и локализации у метастабильных промежуточных продуктов дисульфидных связей. На разных стадиях окисления восстановленного белка Крейтон обнаружил продукты с э-э-мостиками между Сувв и Сув", Сувв и Сув'в, Сувв и Сух!в. В конформации с энергией 6,2 ккал/моль остатки Сувв и Сув'4 оказываются сближенными. Соответствующая конфор. мация у фрагмента Агу!-Сух!4 была глобальной (см.
табл. 1Ч.З), а структура, близкая к экспериментальной, проигрывала ей 2,8 ккал/моль. У свободного фрагмента Агдг-Агу!т последняя оказалась уже на 3,1 ккал/моль более предпочтительной, а у фрагмента Агу!-Туг!1 — на 4,1 ккал/моль. Поэтому можно полагать, что метастабильное конформационное состояние молекулы БПТИ с дисульфидным мостиком Сувв-Сувге характерно для ранней стадии ренатурации белка.
Глобальная и близкие ей низкоэнергетические структуры могут при удлинении цепи привести к сближенности остатков Сув' и Сув'", Сузв и Суввл. В связи с этим обстоятельством низкоэнергетические структуры разных типов, энергии которьгх отмечены в табл. ГЧ,9 звездочками, оставлены для дальнейшего анализа. гайе -ТУг-Аап-АЪа-СЦВ-АЬа-6Тй-Сец — СУВ-ССп -Тпг-Рве — Ва2 -Тцг 23 гл 23 26 22 23 29 33 зг 32 33 39 33 Ри с.!Ч.12. Схема расчета конформаций фрагмента Рйе — Туг молекулы НПТИ гг и Е34ЕЕ Р и с. 1з2.13. Иейиы основной цени низкоаиергетическнх конформаций фрагмента 32мм-01ом молекулы БИТИ Кру:кками выаслсиы осгатки с малыми еоковыми ггнммиг О1у, Ага, Суз о3! Фрагмент Р2гегг-Тугзз (схема расчета приведена на рис.
ГЧП2). Не будем останавливаться на анализе конформационных состояний простых участков фрагмента, а начнем рассмотрение сразу с результатов расчета участка Рпегг-О!пзг. Основу его нулевых приближений составили ннзкознергетнческие конформации гексапептида Азизе-1 ецге. Для гч-концевого фрагМента Р1гегг — Туггз выбраны шесть конформационных состояний, имеющих Четыре формы основной цепи шейпов е и ~, полученные из анализа 445 Теплице 2 Р ц Ннэкоэнергетнчеекне конформаннн фрагменте Рвегг-СЗиз' молекулы БПТИ 43 екал/моль Шейк Конформенкя В" Вгз Вг' Кгэ Кгл и» 3 гг В 2" Вм В" 23 23 3322 ЗЗ 3 32$ В„-Кп-В„-К -К„„-К -К -К„-В, -В „, К23 !'3 3323 К К2222 К К К32 ВЗ ВЗЗЗ Вм — Кч Кзз-К -Кгп — К вЂ” К -В,З-КЗ -Вгзз Вгз-Взз-Вгз-К -Кззп-В -В -Взг-Кз -Вззз В 3 — Кзз — Во-К вЂ” Кгг,г — К вЂ” К вЂ” Вгз-Вз -Взэз Кгз- Вэ~ — Вп-К вЂ” К и — Р. -К вЂ” Кз — Вз -Вззз ВЭ~КЗ~-Кзз — К вЂ” Кззп-К вЂ” К -ВЭ~ВЭ вЂ” Вззз Вл-Кзз — Во-и Кгггг-К -К Вп Кз -Вззз Вп-Вэз-3323 Р.
Кгмг — К вЂ” Р -Рзг — Вз — Вэзз Е,/ЭЕ4 еУейэе Вгуэе езеег' ЕЗГГ.ЗГ е/е/гег Зе2/эе е/еег еуезееу е,/,е 5,! К7 6,0 6.4 7,4 7,9 дипептидных фрагментов Рузегг — Туггэ и Туггэ — Аэп24. Нулевые приближеизге С-концевого участка декапептида представляют четыре самые низкознергетическне состояния участка Суэю-О!п~з, полученные при расчете трипептида 1.епгэ-Сузэо-С!!пэз, Всего для декапептида были сформированы 408 исходных для минимизации приближений. Они представляют пр~ выбранных ! 7 конформациях гексапептида Азп24-1.епг" все возможные ! 12 шейпов и 128 форм основной цепи Р!Эегг-О!пэз.
Минимизация энергии выявила резкую дифференциацию конформаций декапептидного фраг.- мента. Из большого числа рассчитанных вариантов с самыми разнообразными формами основной цепи и ориентациями боковых цепей в интервал 0-5,0 ккал/моль попадает лишь одна конформация, а в интервал 0- 8,0 ккал/моль — 10 конформаций (табл.
132 !О). В чем же причзина столь однозначного конформационного дстерминировання декапептида Р!Эегг-О 1пм? В глобальной конформации основная цепь на участке Р!Зегг-А1агэ имеет развернутый характер, затем она делает поворот приблизительно на 180' и на участке А1агз — 01пзз вновь становится развернутой. На рис. 133 !5 приведены шейп ез/ге4 глобальной конформации декапептида и для сравНЕННя ШЕйн Е/6Еу КОНфОрМацИИ С !/,Ооэ — — 5,5 ККаЛ/МОЛЬ. ОСНОВиая ЦЕПЬ ВО второй конформации почти полностью свернута н, на первый взгляд представляется более компактной. Однако для последовательности Р!Эегг-О!пзз зх-спираль и свернутые формы других типов оказываются неудовлетворительными, так как они не в состоянии обеспечить образование благоприятных контактов.
Из рисунка видно, что в случае шейпз еД6еу'остатки Туггз, Азпги и 1.епго, О!пзз, отделенные друг от друга остатками с малой боковой цепью, находятся по разные стороны спирали и ии при каких положениях боковых цепей не могут взаимодействовать между собой. При конформации основной цепи с //ооззз = 0 ккал/моль, напротив. имеет место сближенность остатков, особенно важных для невалентных взаимодействий. Конформационный анализ свободных декапептида Р!3022-С~!пз' н пента,двптида 01пз'-Тугзз показал, что у первого фрагмента реальна одна 22 23 24 25 26 22 23 29 30 31 коиформация „— В23-Вгз-К К3322-К -1- -Вп — Вз — Взм шейла ез/зе4, а у зорого — несколько конформаций одной и той же формы основной цепи Вз! В32-В33-В34-В35 шейпа е4. Эти результаты однозначно определяют „33я тетрадекапептидного участка БПТИ Р!3е22-Туг~5 шейп пептидного скелета, форму основной цепи и конформационные состояния большинства остатков.
Таким образом, задача анализа фрагмента Рйе22 — Туг" сводится к установлению наиболее предпочтительных ориентаций боковых целей б!пз~, Т!3г34, Р!3е~з. Расчет привел к единственной структуре 22 23 24 25 26 22 23 29 30 3! 32 33 34 35 фрагмента: Вп-В23-В23 — К вЂ” К3322 — К -Б В~3-Вз Взм —  — В3~-Вг Вз~ шейла ез/зев.
Самым интересным фактом является совпадение найденной априорно для свободного участка Р)3022-Туг35 конформации с геометрией этого участка в структуре молекулы БПТИ, полученной с помощью рентгеноструктурного анализа. Расхождения между опытными и теоретическими значениями углов 4Р, 3!3, 03 и )! не выходят за общепринятые границы экспериментальных ошибок рентгеноструктурного анализа белков высокого разрешения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
