Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 121
Текст из файла (страница 121)
рис. 1Ч.10). Оказалось, что варьирование в указанных пределах двугранных углов у большинства остатков не приводит к понижению конформационной энергии фрагмента Агй'-Суаза, т.е. не сни. мает сгерические напряжения. Исключения составили углы аь вг остатка О1у'з, угол дг остатка Ьепа и угол ~р остатка 01пт. Последовательные изменения их значений, направляемые н контролируемые в каждом случае сечениями потенциальной поверхности ~рм-гам и дга-чръ и минимизация энергии привели в конечном счете к снятию всех неблагоприятных контактов между Агф — Сузы и Суэм — Суэза. Форма основной цепи глобальной конформации Агй' — Суэм осталась при этом прежней, и все изменения двугранных углов, коснувшиеся, главным образом, остатков О!у'з, 1.еив я 0!из, произошли в пределах низкоэнергетических областей конформациояных карт (р-з!г, полученных для свободного фрагмента Агй'-Суз'4.
Иными словами, при снятии стерических осложнений удалось полностью сохранить у тетрадекапептнда согласованность всех межостаточных взаимодействий. На рис. 1Ч. ! 5 приведены совмещенные карты ~р-у свбодного и встроеяного в Агй' — Сузы и Агф-Суэза остатка О!у'з. Как видно из рисунка, состояния остатка в обоих фрагментах соответствуют области низкой энергии монопептида. У Агй'-Суэм конформационная свобода О!ум умень. шается, н он может принимать значения д, дг только в двух областях- вблизи 140, — 80' и 100, 180', причем первый минимум предпочтительнее второго на 1-2 ккал/моль. На участке Агй'-Сузы различие в энергии дву" потенциальных ям возрастает до -5 ккал/моль, так как при значениях 8з, Ч вЂ” 140, -80' у О!ум имеет место сближенность многих остатков фрагментов 450 шСузм и Сузы-Тугм и образование между ними более эффективных, при -100, 180', стабилизирующих взаимодействий.
Однако эти имодействия, как было отмечено, невозможны у фрагмента 1-Сузз~ при наличии циклической структуры Суам — Сузах. Минимум в удасти д, ~с - -140, -80' становится запрещенным. При других значениях $ ,у, соответствующих второму минимуму (-100, 180'), частично сохратся старые контакты между Аг8'-Сузы и Сузы-Тугм и, кроме того, ййразуется ряд новых, значительно более эффективных контактов этого ьяиастка с 11-структурой. Таким образом, несмотря на возникшие затруд«вния, мы опять-таки приходим к согласованной в отношении всех средних мдальних взаимодействий конформации фрагмента Агй'-Сузза.
О степени йягласованности взаимодействий в структуре молекулы БПТИ можно удить по данным, приведенным на рнс. 1У.!6. Рассчитанная для Агй'-Суэз" структура совпадает с геометрией этого йжастка в молекуле БПТИ, полученной с помощью рентгеноструктурного йдализа 19, 10). Фрагмент Агй'-Бег4т. Вначале были последовательно рассмотрены конформационные возможности ряда свободных ди-, три-, тетра-, пента1я октапептидов участка Агйза-Бега". Результаты анализа фрагментов 41гйзэ-Ьуза' и А1ааа-бегаз, а также найденная для Аг8'-Сузз" конформация й дисульфидной связью Сузы-Сузза были затем использованы для предсказания структуры Агйг-Бег4з.
Нонапептидиая последовательность зйгйзэ — 8ег4~ включает объемные и лабильные остатки Агйзз Ьуз4', Агйхз, З„уа4~, несущие целочисленные положительные заряды, и остатки Азплз, йап44, Рйеяз, также обладающие достаточно объемными и подвижными $оковыми цепями. Большая конформационная свобода остатков фрагфкита Агйзз — Яегаз и их способность осуществлять разные по своей природе йиергетически эффективные взаимодействия потребовали расчета многояжсленных фрагментов постепенно увеличивающейся длины, каждый из Мвторых имел представительный набор структурных вариантов различных форм основной цепи и шейпов. Расчет показал, что фрагмент Агйзз-Зегзз в отношении средних взаимодействий является конформационно лабильным участком БПТИ.
Хотя йвшолненный анализ не выявил для этого участка одной формы основной 4епи, обладающей бесспорной предпочтительностью по взаимодействиям йзежду входящими в его состав остатками, тем не менее он позволил яажратить количество возможных вариантов для последующей оценки дальних взаимодействий, что сделало реальным решение более сложной яддачи.
В частности, расчет показал, что для Агдзз — Зег4з более предпочелен развернутый характер основной цепи. Чрезвычайно мала вероятобразования на этом участке а-спиральных структур, в которых зываются сближенными все одноименно заряженные остатки аргинина и лизина. Нами также выполнен конформационный анализ свободных пендапептида О!уза-А!ая" и гептапептида Тугзз — 1 уз4', у которых были расймотрены состояния всех возможных форм основной цепи соответственно $6 и 64 шсйпов. Оказалось, что взаимодействия между остатками в преяелах этих фрагментов также не приводят к образованию жестких структур, изоэнергетичными являются практически все структурные вариан- 1за 45! о — ы и о Я ы ы ы ы Д ю Д рв о о.
и о о и Ь о ~ ш,о еа н „ш й н " я н Г„м м о а с Й ~ 5 6 3 2 Р 4 6 й о ~~ ~ 4 д 71 ~ (". Й 4' ~ Я ~ ~ сд Л б о Ф Й ~ 4' 6 6 Й 0 (Π— 7.5) З,7 (О-4,О) 0 (Π— 5,0) 4ОВ вл ~~о> г,В (О-О,О) 47 70 ),з (о-о,о) О (Π— б,О) г,1 (о-б,о) 2,1 (0-7,0) 10 Р н с. 1Ч 1б. Схема расчета конформацнй фрагмента Агй'-Суда молекулы БПТИ Дая каждого участка последовательности приведены еоЛ чертой — количество ра«с гитанныв структурнык «ариангои.
нвд чертой — гшноситып или звертив состовнин. вошедшего в глобал иунг конформаи ю Агд — сут, и ансргьтн юский интсрвы отгюрв конформаний (в скобках, кквл/мггль) гв с В- и К-состояниями остатков. Результаты расчета позволяют дположить, что детерминация конформационного состояния ~дследовательности БПТИ на участке Сузза-Вег43 осуществляется аайавньгм образом за счет дальних взаимодействий, обеспечивающих при 49яорке нативной структуры белка плотную упаковку этого фрагмента с е сложившейся конфОРмацией предшествующего участка Агй'-Су538.
едствие большого количества низкоэнергетических по средним йяаимодействиям конформаЦионных состояний Су538-8ег43 далЬНЕйщнй ~щек наиболее предпочтительной структуры участка Агй'-8ег43 йаключается в последовательной генерации цепи, начиная с Суаз", и мяличественной оценке взаимодействий присоединяемых остатков с уже яайденной для Агй'-Су538 структурой. При наращивании белковой цепи ддачала до Ьу54', затем до Аг843, Азп44, Ьу544 и, наконец, до Яег43 яиитывались конформационные состояния остатков фрагмента Су538-8ег43, $~- ечающих низкоэнергетнческим вариантам свободных фрагментов 39-1 у541, А)а40-Яег47 и 1уг33-1 у541 При рассмотрении участка Аг83-Ьу54' оценены взаимодействия больмкпго набора конформационных состояний Су538-Ьу54' с жесткой структуй Агй'-Сузз".
У присоединяемого фрагмента учитывались В- и К-формы атка Су538 и все комбинации В-, К- и 1.-форм основной цепи остатков 39, А1а49 и 1.у54', составляющих максимально возможные для тетрапеп(яда восьми шейпов пептидного скелета, а также полученные из пред- вующего анализа конформационные состояния боковых цепей Аг839 и 'уая'.
Найденные величины относительной энергии конформаций участка фщ'-Ьу54', попадающие в интервал 0-20,0 ккал/моль, приведены в бл. 1У.11. Расчет свидетельствует о высокой чувствительности конрмационной энергии Агй'-Ьу543 к структуре фрагмента Су538-Ьу54Ь сотен рассмотренных вариантов в указанный широкий энергетический рвал попали лишь восемь конформационных состояний Агй' — Ьу54Ь коэнергетическими являются только две конформации с (/мяя = 0 и ккал/моль. Они имеют одинаковые (В38-Ь39) состояния дипептида 38-Аг839, которые обеспечивают поворот основной цепи, сближенность агмента Аг839-1 у54' с предшествующими остатками и образование с и многочисленных стабилизирующих контактов.
В расчете фрагмента 43883-Аг843 приняты во внимание все конформации Аг8'-Ьу54', приведенч3яе в табл. 1У.11. Для Аг843 варьировали допустимые по средним взаимоМвйствиям положения его боковой цепи при В- и К-формах остатка. интервал 0-20,0 ккал/моль попали 28 структурных вариантов. Самыми дпочтительными оказались структуры Агй'-Аг843 с состояниями С-кон- 39 40 41 43 8Рвого пентапептида В38-Ь3333-В -В3333-К3333 ((/,8,„= 0 ккал/моль) шейла 39 49 41 42 4 3 и  — Ь3333-В -К3333-Взгц ((/95 = 0,1 ккал/моль) шейпа/е~. Исходные структурные варианты фрагмента Агф-Аап44 сформированы ДЯ 28 конформаций фрагмента Аг8'-Аг843 с относительной энергией 0 до 20,0 ккал/моль и (В-К)- и (К вЂ” К)-форм дипептидного участка 43 — Азп44 с ориентациями боковых цепей, выгодными по средним взаидействиям.
Результаты минимизации энергии при варьировании двунных углов основной и боковой цепей лабильного участка Суз. — Азп 38 . 44 453 ТаблиЦа 1У 1 Относительная энергия (ккахУмоль) коцформвцик фрагментов Агкэ — ануях', Агкэ-Аааее и Агкэ-1.узах молеаулы БПТИ Агрэ-Сузхэ эх 1 4! Кон формация Шейп Вэа 1 эз Кхо В41  — Е -В -В В -В -К вЂ”   — К вЂ” К -В ~ В -В -Е -В 1 В -К -К -В 1  —  — В -В ~ В -К -С -В ез Аг8' — Азам Сузм-Ахи Конфорьмция УУ„. Вэа 1 эз Вхе Вхэ В -Е -К -К В -С -К -К В -Е -К -Р.  — Š— К -В В -1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
