Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 120
Текст из файла (страница 120)
Фрагмент Агп3-Сузза. На завершающем этапе расчета для фрагмента Атй'-Тугз' были получены семь низкоэнергетических структурных вариантов, оставленных для последующего анализа. В двух самых выгодных конформациях с 1/,6,„— — О и 2,1 ккал/моль (см. табл. 132.9) С-концевой участок 1.уз'5-Тугз' имеет полностью развернутую форму цепи.
Расчет фрагмента Р!3е42 — Туг35 показал, что для него реальна лишь одна конформация, которая является частью антипараллельной !)-структуры. Ее дальнейшее формирование представляется тем более вероятным, что в самых выгодных конформациях предшествующего фрагмента Агй|-Тугз' С-концевой участок имеет комплементарную )3-структуре развернутую форму основной цепи.
В связи с этим перед расчетом фрагмента Агд'- Суэза были рассмотрены конформационные возможности фрагментов Суз'4 -Тугзз, Туг35-С3!у32 и Суз'4 — Сузз". Исходныс варианты фрагмента Суз'4- Тугзз составлены из конформационных состояний октапептида Суз'4 — Туг35, хоторые он принимает в семи оставленных для дальнейшего анализа низкоэнергетических структурах Агд'-Туг23 и в одной конформации тетра/!екапептида Рйе22 — Туг'5. Всего было рассчитано 14 вариантов, так как при включении Суз'4-Тугз' в последовательность Суз'4-Туг35 снимается энергетическое вырождение К- и В-форм остатка Тугз' и число вариантов увеличивается.
Результаты расчета полностью подтвердили сделанное предположение о предрасположенности встраивания остатков Суз'4-Туг" в !3-структуру В результате минимизации энергии лри варьировании двугранных углов основных и боковых цепей фрагментов Суз'4-Рйс22 и А!а25— Тугзз выяснилось, что для фрагмента Суз'4-Туг35 реальны только два конформационных состояния — именно те, которые на участке Суз'4 — Тугз' Имеют развернутую форму и входят в самые предпочтительные структуры фрагмента Агя' — Тугз' (1/,6,„=0 и 2,1 ккал/моль).
Другие структурные варианты, по крайней мере, на 12 ккал/моль менее стабильны. Рассмотрим результаты анализа фрагмента Тугзз-О1ум-О!узэ, заве Р- шающего построение )3-структурьь Его нулевые приближения составлены из В- и К-форм остатка Тугзз с ул — 60, 180 и -60' и В-, К-, Е- и Н-форм остатков О1ум и О!узз. Они имеют 32 формы основной цепи и разбиваются на четыре шейла (по 24 варианта в каждом). Энергетическое распре.
деление конформаций свидетельствует о большой лабильности фрагмента Тугз~ — О! уз~. Почти все его конформационные состояния попадают в узкий интервал энергии 0-3,0 ккал/моль и, следовательно, являются вероят. ными. Поэтому определять конформационные состояния фрагмента Аг8' Сузах описанным выше путем нецелесообразно. Выбранный подход состоял в последовательном присоединении к Сузы — Тугах остатков лабиль. ного участка О!уха-Сузах и выявлении их лучших конформационных состояний.
С этой целью вначале сгроились сечения потенциальной поверх. ности з!гзг-грза при фиксированных значениях остальных углов фрагмента Суам-Тугах, а затем щза-аозт и щз-!рза при фиксированных параметрах фрагментов Суэ'4 — О!узь и Сух м — О!узз соответственно. В области самой низкой энергии выбирались углы, которые фиксировались при следующем шаге. На каждом этапе и после окончания всей процедуры проводили минимизацию энергии при варьировании двугранных углов вначале у вновь присоединенных остатков, а потом всего фрагмента.
В глобальной структуре Сузы-Тугзз самой предпочтительной для 35 ТУгзз-СУз~а оказалась конфоРмацииЯ Вш-Кз" — Нм — Вза(Кз") с РазвеРнУтой формой основной цепи. Это неудивительно, поскольку такое состояние стерически наиболее комплементарно участку Суэ'4-11е'х, входящему в противостоящий участок !3-структуры. При состыковке фрагмента Тугах-Сузах с фрагментом Сузы-Тугах, имеющим конформацию с (/„а„, = = 1,8 ккал/моль, наиболее выгодной также оказалась развернутая форма основной цели. Однако в этом случае взаимодействия Тугз~ — Суза" с предшествующими остатками менее эффективны, и разница в энергии двух возможных конформационных вариантов фрагмента Суам-Суэза увеличилась до 3,0 ккал/моль, Кроме того, структура Суэм-Тугах с (/я~„„= = 1,8 ккал/моль не отвечает важному геометрическому критерию, о котором будет говориться ниже.
Молекула трипсинового ингибитора содержит шесть остатков цистеина, которые образуют в нативной структуре три дисульфидных мостика: Сузз — Сузах Сузах-Суаз" н Суэзв-Суам (см. рис. 1У.5). Исследование пространственного строения БПТИ проводилось, как уже отмечалось, для линейной последовательности без каких-либо предположений о локализации 8 — Я-связей. Считалось, что сближенность соответствующих остатков Суз является следствием детерминированного процесса укладки пептидной цепи в наиболее предпочтительную по энергии межостаточных взаимодействий структуру.
Поэтому рассматриваемые расчетные данные о конформационных состояниях линейного и циклического фрагментов Сузы-Суаза представляют интерес не только в изучении трехмерной структуры БПТИ, но и в более общем плане. Рассмотрев пространственное строение линейного фрагмента Сузы — Суз'", перейдем к одному из наиболее интересных этапов исследования — выяснению стерической /я (> .т<> и р<> /г<) /и у<><> у,'г (л-си) В !1 с, !чл4. Геометрия дисульфидного мостика в аоиоконфигурации [121 Ввщбкаа приведены расчстиыс аначенн» геометрических парамстроа мостика Бм — Яаа молекулы БПТИ Ввс.!Ч.!5.
Сечения Š— Чг остатка С>у (!), фрагмента Ага~ — Суа> (2) и фрагмента 1- Суси (3) молекулы ЬптИ предрасположенности найденной конформации к образованию дисульфидВей связи между Суз'4 и Сузз". )для образования дисульфидной связи между этими остатками в низкоэнергетических конформациях Суз'4-Суаз" <д/,бщ и 0 и 3,0 ккал/моль) была выбрана использованная уже ранее проведура, предложенная в работе )12). Найденные геометрические параметр)и дисульфидного мостика в глобальной конформации фрагмента при- Э))йены на рис.
13/.14. Связи С<!4> — 5<14> и С<за>-5<за> сближены и имеют гоцс- Р (> ентацию, а угол вращения вокруг связи 3<14> — Я<м> (уз Б) равен 100', что ечает вкладу торсионной составляющей < 1,0 ккал/моль. Конформанная энергия фрагмента Суз'4-Сук>а с 5 — 5-мостиком практически совает с энергией линейного фрагмента. Следовательно, образование диьфидной связи не нару>пило стабилизирующих контактов, сложившихся инейной конформации с величиной (/обп ы 0 ккал/моль.
У другой низкоергетической конформации линейной последовательности Сук>4 — Суа>" 1/ бщ = 3,0 ккал/моль остаток Суз> имеет К-форму основной цепи. этом случае боковая цепь Суз>4 повернута от Суз>а и расстояние между мами 5<,4> и 5<за> составляет 5,5-7,0 А в зависимости от значения угла . При наложении стягивающего потенциала образование дисульфидной и 5<14>-5<за> пРоисходит за счет перехода К-формы основной цепи Суа'4 В-форму, т.е. путем инверсии конформации Суа'4 — Суз>з с (/„бщ ы ,0 ккал/моль в конформацию с (/,б = 0 ккал/моль. Таким образом, ько глобальная структура линейной последовательности Сук -Сузза 14 наруживает предрасположенность к созданию дисульфидной связи жду остатками Суз'4 и Суззн. Приход к единственной циклической уктуре Суз'4-Сулз" автоматически исключает из дальнейшего рассмотния все конформационнь>е состояния фрагмента Агя>-Туг>>, кроме одно- Проблема белка, т.
3 го с энергией (/,а,а = 2,1 ккал/моль (см, табл.!Ч.9). Следовательно, расче структуры участка Агу'-Суэза сводится к поиску наилучшей упаковки др„, относительно друга всего двух конформаций фрагментов Агй'-Сузив Суз'4-Сузза. Объединение их в единую структуру приводит, однако, к рез кому повышению энергии, вызванному образованием многочисленных неблагоприятных контактов между найденными конформациями участков Р!зе4 — О!ум и Рйеэз-О!ум, Причина сгерических затруднений заключается в том, что расчетная конформация Суэм-Суэза не является класснческов 1)-структурой, Нисходящая и восходящая ветви в ней располагаются не строго антипараллельио, а, обладая несколько изогнутой формой, огибакп друг друга и образуют сегмент неправильной двойной спирали с большая шагом. В результате сближенным с участком Р)зе~-0!ум на расстояния значительно меньшие сумм ваи-дер-ваальсовых радиусов, оказывается наиболее удаленный по цепи участок Р!зезз-О1узэ.
Возникшие стерические осложнения нельзя снять без разрушения цик. лической ))-структурьь Была предпринята попытка ликвидировать стерв. ческие препятствия путем изменения, по возможности минимального, геометрии линейного фрагмента Агй'-Суз'4. С этой целью для входящих в него остатков в поле участка Агй'-Сух~а получены семейства сечений потенциальной поверхности <р-Ч для тех областей двугранных углов, которые соответствуют глобальной конформации основной цепи Агй'-Суэ'4. Подобная процедура была выполнена ранее прн исследовании конформационных возможностей тех же остатков и в той же структуре свободного фрагмента Агй'-Суэм (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
