Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 123
Текст из файла (страница 123)
табл. 1У.!1). Далее были рассмотрены конрмации фрагмента Агу'-Суаз', начальные приближения которых образоы из низкоэнергетических структурных вариантов Агд'-А!а~а и а-сильного сегмента А!аяа-Суззц У рассчитанных конформаций Агу'-Сузы енивалась потенция к образованию Б-Я-мостиков между Суза', с одной роны, и Сузз и Суззв, с другой. На заключительном этапе исследоась трехмерная структура всей молекулы и определялась локализация ульфидной связи с участием Суззз. При рассмотрении конформационных возможностей участка Агд' — Сузы ипаты во внимание 14 структурных вариантов Агу'-А1а4а с величинами ,вщ —— 0 — 4,6 ккал/моль.
Минимизация энергии фрагмента Агц'-Сузы и варьировании двугранных углов основной и боковых цепей Суза"-Суз" вила резкую дифференциацию конформаций. Как видно из табл. ГЧ.12, уктурные варианты, ближайшие к глобальной конформации, имеют на ,0-20,0 ккал/моль более высокую энергию.
Важно, что столь ачительное различие в конформационной энергии фрагмента Агд'-Сузи вано с невалентными взаимодействиями его небольшого участка Ьузха— ам с Агф — Ьуахц В конформации Ьузха-Сузы с формой основной цепи -В47 — Каа-Кхз-Кзв-Км (1/„,а = 0 ккал/моль) а-спиральный сегмент А1а4~- п4з-Азрзв — Сузы оказывается сближенным со многими остатками и осуествляет с ними эффективные стабилизирующие взаимодействия как сперсионной, так н электростатической природы. Следующий этап теоретического конформационного анализа трипсино° ого ингибитора является одним нз наиболее ответственных, узловых мо- 457 7 РЗнл и1м зр 12 Отиоеятельиая энергия и раеггояяии между атомамя СР остатков Суаз, Суаз'3 и Суазэ в коиформацалх фрагмеята Агкг-Суап молекулы ВПТИ е,г ал!мола д ВЗ7 Кза-Ксо Кзо К51 3222 12 111 31 2 Вэззз Взз к кз11 дзгяг Д3222 П12 В К311 К31 82 Взан Кп В Пэ1гиэ1 Кз В3222 Кзз В К311К31 "Яз Кзгп — Кзг-П -К35гдз1 Кз В3222 В22 В П311 В31 П2 Вззм Вгг 1- Пз11 Дз1 Дз 4,5 13,7 11,9 Ю,9 18,9 19,8 20,9 20,6 9,3 8,6 4,9 13,2 16,5 13,1 14,7 14,3 14.6 14,9 15,1 16.3 19.7 19,9 П р и и е ч а и к е.
Во всех коиформациях фрагмеитов Агв'-Сузз' участок Агв' — раез5 имеетодииакоаукзегруктуру. ментов данного исследования. Он контролирует результаты всех предшествующих расчетов н тем самым правильность положенных в их основу принципов пространственной организации белка и возможности использованного метода. Речь идет о Независимой от эксперимента идентификации системы дисульфидных связей в молекуле Б1П И и выяснении стерических условий их образования у рассчитанных конформаций белкового участка Агяз-Суэзз (см.
табл. 1Ч 12) При анализе фрагмента Агяз — Сузз" обнаружено, что только в самой низкоэнергетической структуре линейной последовательности остатки Суз'4 И Суаза оказываются сближенными. Создание между ними Б-Я-связи не приводит к существенному изменению геометрия фрагмента и не нарушает сложившихся стабилизирующих межостаточных взаимодействий.
В последующих расчетах предполагалось наличие валентного мостика Суз'"-Суаз". Было показано также отсутствие стернческих условий для образования дисульфидной связи между Сузз и Суз .за расстояние между я-атомами этих остатков в низкоэнергетической структуре Агд1-Су830, имеющей мостик Су815 — Сузза, составляет — 10 А, Их сближение сопровождается рассогласованностью стабилизирующих взаимодействий и возникновением напряженности. При конформационном анализе фрагмента А!а'8 — А!Ру" выяснилась невозможность образования дисульфндной связи между противостоящими друг другу в соседних витках а-спирали остатками Суам и Суазз, Итак, для решения вопроса о системе дисульфидных связей в молекуле БПТИ на основе данных теоретического анализа иам осталось рассмотреть стерические условия их образования между боковыми цепями остатков Сузз и Сузз", с одной стороны, и Суз" я Суазз — с другой.
На участке Агвэ-Су851 возможно оценить конформационные предпосылки создания Я-Ь-мостика между Сузз' и Сузз нлн Суззо. В табл. 1Ч.12 приведены расстояния С153...С1511 и С13,31...С15,1 в конфор- Р Р Р Р 458 ~иях Агя'-Суз~' с величинами (/„ещ — — 0-20,0 ккал/моль. Напомним, зхз при их расчете не было сделано предположения о способе замыкания 5 связей. Наименьшие расстояния между валентно несвязанными остатмн цистеина, особенно в положениях 30 и 51, имеют глобальная конфорация фрагмента Агф-Сузы и конформацня с (/„а = 14,9 ккал/моль. Все зпыткн сблизить у конформаций с величинами (/,д,„= 14,0 — 20,0 ккал/моль статок Сузы с остатком Сух~ или Суз'~ путем наложения стягивающего потенциала между соответствующими атомами серы или предоставления свободы двугранным углам д, у на участке Сух"~-Сух~' фрагмента Агй~-Сузы неизменно приводили к резкому увеличению энергии.
При фик сировании отмеченных структурных вариантов фрагмента Агй'-Сузы конформации трнпептидного участка Ьуз"~-А!а~~ (что нс исключает возможности значительных изменений его углов р, ~у в пределах областей В и и) образование дисульфидных связей 5<я>-Беп и Б<зн-Б~зо> может осуществиться только прн значительной дестабилизации средних и дальних взаи модействий и нарушении согласованности между ними, т.е. при энерге тически невыгодных ситуациях.
В этой группе конформацнй мостик Суам-Сузз" легко образуется только у структуры с величиной (/„ м 14,9 ккал/моль.Но и здесь конформационная энергия остается значительно выше (> 15 ккал/моль) энергии глобальной конформации. Не привели к положительным результатам н попытки создать дисуль фидную связь Суз~-Суз" в самой низкоэнергетической структуре фраг мента Агя -Суз . Сближение атомов Сои и Соп неизменно сопровож- 1 ы Р Р дается повышением энергии, которое при расстоянии 5,3 А достигает 15 ккал/молвя стремление установить между остатками Сузы и Суаз еще более тесный контакт вызывает прогрессирующий рост энергии нз-за многочисленных стерических препятствий. Совершенно иное положение складывается прн образовании у глобальной конформации Агу' — Суам дисульфидного мостика Суззе-Сузсй Уменьшение расстояния между атомами серы вплоть до длины валентной связи не встречает серьезных стерических осложнений и не вызывает заметного ослабления сложившихся до образования цикла невалентных межостаточных взаимодействий.
Энергвя этой конформации в бициклическом варианте выше энергии соответствующего моноциклического состояния всего на 2,0 ккал/моль, а геометрические параметры обоих дисульфндных мосгиков практически совпаДают с экспеРиментальными значениЯми (гз з = 2,04; г в = 3,05 А 5-св = 104' (7)). Уникальную у глобальной структуры Агд'-Сузы стерн( зз) ческую комплементарность соответствующих участков белковой молекулы, их склонность к образованию такой структуры, которая неизбежно (т.е. в самом выгодном линейном структурном варианте) приводит к сближенности остатки Суззе и Сузы и обеспечивает беспрепятственное образование еще более тесного контакта между ними, подтверждают и попытки создать дисульфидную связь Сузга — Суз~', исходя из высоко Энергетических конформаций фрагмента. Таким образом, рассмотрение конформационного состояния участка нхй'-Сузы привело к заключению о возможности реализации у этого 459 Таблндсл ! Расчетные значении гееметричесинд нвраметрев днсульфидныд ыесгииев в еитимвльней кенферманнн мелекулы БПТИ Рассговние между атомами, А дисульфиднь~й мостик Сус Суь ы ЗИ Суь Суь ы Суь Суь 5 55 3,! 3.! 3,0 3,0 ь,98 3,! 3,! 16.2.
ТЕОРИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТ, ВЫВОДЫ Итак, теоретический конформационный анализ трехмерной структуры белковой молекулы обсужден. Получена уникальная возможность впервые проконтролировать данные априорного расчета прямым сравнением их значений с экспериментальными данными. В табл. 1Ч.!4 приведены рассчитанные величины 298 двугранных углов гр, гр, го н )(, определяющих конформацнонные сосгояния основных н боковых цепей всех 58 амиио- фрагмента только одного низкоэнергетического бициклического структурного варианта с дисульфидными связями Сус!4-Суд!и и Суьзс — Суду'. Еге параметры и а-спиральный участок Сузы-0!узь использованы в качестве начального приближения для выяснения структуры фрагмента Аг8~-О!ум и возможности образования 8 — 8-мостика между остатками Сузу и Суз", Стерическая предрасположенность составленной таким образом конформации Аг8' — 0!узе проявляется в сближенности боковых цепей Сузз и Суз" (расстояние между атомами Сьу! и С!уз! не превышает 5,2 А) н в ото сутствии неблагоприятных контактов.
Сближение атомов 8ьу! и 8!уз> на валентное расстояние прн одновременной минимизации энергии с варьированием двугранных углов участка Сузп-0!ум не вызывает, как и в случаях образования дисульфидных мостиков Суз'4-Сузу" и Суд!0-Суд!!, существенного изменения конформационных состояний остатков и рассогласованности сложившихся между ними ранее взаимодействий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
