Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 122
Текст из файла (страница 122)
-К вЂ”   — С вЂ” К вЂ” В В -В -В -В Агр' Сузхе Сузэх-'ьу Шейп Конформация Кхэ Вхэ Вм Вхэ — К вЂ”  —  — К вЂ” К - —  —  — К вЂ” К вЂ” К вЂ” К -К -К вЂ” К вЂ”  —  —  —  — К - — К вЂ”  — К -В -К -К -К П р и м е ч а н и е. Во всек конформациях фрагментов Агр' — Суххэ, Агр' — Ахпы и Агв' — Еузхь участок Агв'-Суем имеет одинаковую сгруктуру, Различия в величинах знерэ ии С-концеаьш остатков лри В- и К-формах не превышают 1,0 ккалумоль. 454 Уеу Уеэ ехУ 1уе Уе,Уе Уеуэеэ У% ЖэеХ Уеуеэу УеУеэ Уеуеуе ехуе Уе,Уеэ УеУ%7У Уеусуеэ У%Ух /еуеуэе Уеуэеэу Уеуэеуеу УеУе,уэ Вэх 1эз Веэ Вхэ  — 1.
— К вЂ”   — Š— К вЂ”   — 1. -К -  — Š— й —   — 1. -К -К К вЂ” Š— й — К В -Е -К -В -К"'-В ха-В" -В -В - — К вЂ” К вЂ” В -В -К - —  — К вЂ”  — В -В - — К вЂ”  —  — К вЂ” В -В Км -К вЂ” К -К вЂ” К вЂ” К вЂ” й — К 0 2,2 12,4 12,8 15,5 16,7 16,7 19,2 О 8,0 8,3 9,6 10,2 10.6 11,2 11,3 0 9,0 9,4 9,8 10,2 10.8 10,8 11,1 низкоэнергетических вариантов (0-12,0 ккал/моль) представлены 3".
бл. 1Ч.11. Расчет выявил у фрагмента Агй'-Азп"4 лишь одну предвяйчтительную конформацию, которая отвечает лучшим состояниям фраг- $Г в Агу'-Агд4з и Агй'-Ьуз~', а также низкоэнергетическому по межточным взаимодействиям состоянию свободного участка Сузза — Азп44. ако предпочтительность глобальной структуры обусловлена прежде го наилучшей комплементарностью между конформацией Сузах-Азпм 1~айна /езде и одной из самых низкоэнергетических конформаций фрагменЗй Агй'-Сузах.
Только в этом случае все остатки первого фрагмента, ив нарушая средних взаимодействий, образуют многочисленные стабилиу~рующие контакты с удаленными остатками, суммарный энергетический эффект их составляет -27,1 ккал/моль. Распределение конформаций фрагмента Агу'-Ьуз4а по энергии не претерпевает серьезных изменений при удлинении белковой цепи на два остатка (Рпе4з-Ьуэ4а). Самая выгодная йгруктура Агй~-Ьуэ~а (/ез/ез', (/,н„= 0 ккал/моль; табл. 1Ч.11) представляет евбой комбинацию глобальной конформации Агй'-Азп~~ и (Вз~ — Кззж) состояния Р!зе4з — Ьуэ"".
В этом случае присоединенный участок оказывается сближенным с тетрапептидным фрагментом Агйа'-Туг~э. Стабивизирующие контакты с удаленными в последовательности остатками цйразует также Ьуз4а. Таким образом, постепенная генерация белковой последовательности и анализ на каждом этапе большого числа конформационных состояний фрагментов Агф-Ьуэ4', Агй'-Агйю Агй'-Аэпм и Агй'-1 уэ4а привели в кованном счете к выделению из многочисленных, практически изоэнергетич!!мх структурных вариантов свободного участка Суззз-Яег4т единственной реальной трехмерной структуры фрагмента Агф-Ьуз4а.
Ее однозначная детерминация определяется предпочтительностью участка Суэза — Ьуэ4" образовывать стабилизирующие контакты с удаленными по цепи остатками й согласованностью между всеми средними и дальними взаимодействиями. Присоединение остатка Бег4', обладающего небольшой боковой цепью, естественно, не может существенно повлиять на энергетическое распределение конформаций фрагмента Агй' — Яег4" по сравнению с фрагментом Агф-Ьуз4А Учитывая это обстоятельство и большой разрыв в энергии глобальной и следующих за ней структур, для дальнейшего анализа пространственного строения молекулы БПТИ оставлена лишь конформация Агй'-Ьузм типажа/ез ((/,н„= 0 ккал/моль) (см. табл,!Ч.11). Фрагмент А!ааа-А1а'а.
Конформационный анализ ундекапептидного участка БПТИ А!ахз-А!аж выполнен по схеме, согласно которой вначале рассчитывались шесть перекрывающихся дипептидных фрагментов и фрагменты А1а4" — Азр'о Азрз"-Ме!зз и Сузы-А1анй Полученные для них данные явились исходными для расчета пентапептида А!а""-Мегзз, котоРЫй, в свою очередь, вместе с дипептидами Ме!ы-Агйзз и Агйзз-Тйгм стал базовым для анализа гептапептида А!а4"-Тпгз4. Результаты его расчета и дивные по фрагментам Тпг'4 — Сузы и Суз"-А!ам позволили оценить конрмационнью возможности всего ундекапептидиого участка А)а4х — А!азз. уктурнь>е варианты фрагмента А!а4а-Тйгм составили 96 конформации с ч2 различными формами основной цепи, принадлежащими 28 шейпам. Результаты минимизации их энергии свидетельствуют о том, что увели- 455 чение длины цепи от пента- до гептапептида сопровождается резкой д терминацией гх-спиральной формы основной цепи.
В широкий энергета. ческий интервал 0-5,0 ккал/моль попадают 25 конформаций с одной н тов же формои основ„ой цепи Каа Каз Кза Кп Кзз Кзз Км (/.„) и л„ конформация родственного типа /~е с величиной (/ьа = 4,4 ккал/моль Таким образом, расчет показал, что единственной реальной формой основ. ной цепи гептапептида А1а4а-Т)згм является а-спираль. Это вызвано ва только более эффективными контактами между элементами пептндно» цепи, но и взаимодействиями боковых цепей, которые в а-спирально» форме основной цепи гептапептида А!аза-Тпг'4 становятся более выгодны ми, чем при других формах.
В полностью свернутой структуре типа /„ ((/ш,„= 0 ккал/моль) положительно заряженная боковая цепь Агязз прост. ранственно сближена с боковыми цепями О!ц4з и Азрза, несущими отрица. тельные заряды, и образует с ними исключительно эффективные контакты (-16,2 ккал/моль), взаимодействуя одновременно и с основными цепями этих остатков ( — 3,9 ккал/моль). Рассчитанные конформационные параметры А(а4а-Т)згм совпадают с опытными значениями с точностью рентгеноструктурного анализа белков с высоким разрешенном. Совпадение имеет место в отношении всех двугранных углов основной цепи (д, дз, со) и углов ~,, 2з боковых цепей.
Энергия расчетной конформации, полностью отвечающая геометрии участка А1а4а-ТЫ4 в кристалле, лишь немного уступает глобальной структуре свободного гептапептнда. Таким образом, конформационный анализ А!аза-Т)згм н сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными приводят к заключению об образовании у гептапептидного фрагмента за счет взаимодействий между его остатками жесткой структуры, которая без существенных коиформационных перестроек входит в нативную трехмерную структуру белка. Для дальнейшего расчета оставлены 12 конформаций фрагмента А1а"а-Тпгм с формой основной цепи К4а-К4з-Кза-Кп-Кзз-Кзз-Км (/) и по однои конфор~~ации с формамн К48 К49 К50 К51 К52 К53 К54 (/' е) Раа Каз Кю Кз~ Взз Кзз Кы (/ /), Каа Каз Кза Км Взз Кзз Км (/, ) Нулевые приближения ундекапептида А!а4"-А!аза получены стыковкой указанных конформаций гептапептида А!а4з-Т)згм с 37 конформациямв тетрапептида Суззз — А1аза. Поскольку в расчете первого фрагмента для Т!згм учитывалось только одно состояние К (В-состояние для С-концевого остатка изоэнергетично К, а Ь отвечает высокоэнергетичным конформациям дипептидов Агязз — Тйгм и Т)згз4 — Сузы), в расчете ундекапептнда принимались во внимание состояния К и В этого остатка.
Всего для А!а4а-А!аза рассчитано 129 структурных вариантов, принадлежащих 22 шейпам пептидного скелета. Относительной энергией менее 8,0 ккал/моль обладают структуры трех шейпов. Лучшие из них имеют конформационные состояния гептапептидного участка А!а4а-Т(зги, отвечающие глобальной конформации свободного фрагмента шейпа/а ((/ьи = = 0 ккал/моль), а у тетрапептидного участка Сузы — А1азз — конформацняи свободного фрагмента соответственно Кзз-Кза-Нзз — Кза, Кзз — Кза-Ьы — К'" в Кзз — Кы-К~~-Кза шейпов/е/, /ез и/з.
Следовательно, образование низко 456 гетической конформации ундекапептида происходит путем подстройки ьного тетрапептида к конформационно жесткой микроглобуле, обраной гептапептидом, причем остатки Сузы и б1ум во всех низкоетических состояниях фрагмента А!а~а-А!а~а входят в а-спираль. лементарными к спиральной форме оказываются не более четырех яний дипептида Иузз-А!аза 1Н-К, Ь-К, К-К и В-К). В этом заклюя причина резкой энергетической дифференциации конформаций мента А!ам — А!аз".
фрагмент А!ах" — А!ам содержит два остатка Суз, которые распола- Г ' тся друг против друга в соседних витках а-спирали. Сближение атомов , и 800 на валентное расстояние приводит к искажению структуры и вышению конформационной энергии более чем на 15 ккал/моль едствие несогласованности взаимодействий. Поэтому образование дипгльфидной связи Сух~'-Суэм представляется маловероятным. Молекула БПТИ. Полученные данные о конформационных возможстях фрагментов БПТИ позволили перейти непосредственно к расту трехмерной структуры всей молекулы белка.
Для этого необходн- было определить конформационное состояние лабильного участка а4а-Яет47 — А!а4а, обеспечивающее одновременно как энергетически наи- ее предпочтительное взаимное расположение конформационно жестких "рагментов Агйк-Ьузм и А1аха — А1аза, так и образование двух дисульфид~х связей между остатками Суза"-Сузы и Сух~ — Суззз. Сначала выполнен 'счет фрагмента Агу'-А!а4а путем перебора всех возможных низкоэнер- ческих состояний трипептида Ьуз~-А!ам в потенциальном поле жестй структуры Агд'-Ьузэа 1см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
