Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 155
Текст из файла (страница 155)
В интервал Π— 8,0 ккал/моль входят четыре конформации группы А, в том числе наиболее выгодная по энергии ((/,о,а — Оккал/моль). и 570 0 4,4 0,9 0 3,5 3,4 4,0 8,5 3,5 5,3 4,6 2,7 6,0 3,2 7,0 8,0 7,5 7,8 9,8 7,8 8,0 4,8 7,3 3,0 2,6 4,1 9,9 3 6 9,6 О 1,8 — 0,8 ! 7,5 0 О 83 ОД 41 56 Относительная энергия конформации (О ан, ккажмоль) 0 0 0,6 0,9 2,7 4,6 3,5 4,8 4,3 4,9 5,8 7,4 4,6 3,8 5,5 0 0 0 1,3 0 1,3 2,0 2,3 4,0 0 4,7 1,5 4,9 0 3,8 3,4 0,3 5,0 0,2 З,б 8,8 1,8 4,5 6,2 4,6 5,4 1,3 3,0 6,4 6,5 5,7 7,4 5,1 3,8 5,7 2,8 6,2 3,7 5,5 6,5 6,3 4,9 7,9 6,2 5,8 4,9 2,8 6,0 8,9 9,3 6,1 5,7 5,4 7,7 7,6 4,1 3,7 4,2 7,! 5,8 7,4 5,4 7,0 7,5 7,4 0 6,5 Ю,О 7,5 8,8 9,0 7,0 4,0 7,3 5,0 7,6 8,0 9,1 2,6 8,2 4,5 3,8 8,0 8,9 5,5 7,3 7,7 7,9 7,8 7,4 0,8 571 шесть конформаций группы В, самая предпочтительная нз которых обладает энергией 3,5 ккал/моль, В высокоэнергетическую часть этого интервала !7,5-8,0 ккал/моль), кроме того, попали еще четыре конформации, имеющие на центральном участке 5!а!3-Нааб отличные от А и В шейпы основной цепи (еуе,ДГ, еее и е31.
В организмах млекопитающих АТ 11 встречается в двух разновидностях, различающихся аминокислотным остатком в первом положении, но одинаковых по биологической активности. Из табл. 15!.2б видно, что по конформационным возможностям !Акп! 1-аналог схож с нативным гормоном. Следует отметить лишь смену глобальной конформации в группе А.
В молекуле !Акр!1-АТ 11 наименьшую энергию имеет конформация Аь В ее стабилизацию существенный вклад вносит остаток Аг82, гидрофобная часть боковой цепи которого осуществляет эффективные дисперсионные взаимодействия почти со всеми остатками фрагмента Ча!з-Ргоз (-11 ,5 ккал/моль), а гуанидиновая группа, имеющая целочисленный положите„ ный заряд, — также и с С-концевым остатком Радев, заряженным рицательно (-2,9 ккал/моль). Остаток аспарагиновой кислоты практически не взаимодействует с остальной частью молекулы и ориентирован в окружающую среду. В конформации Ап энергия которой (0,9 икал/моль) лишь незначительно превышает энергию А,, ситуация меняется: свобод.
ной оказываетсЯ боковаи цепь остатка Агапэ, а свЯзанной — АзР' В мо лекуле (Азп']-АТ П в отличие от (Азр']-АТ П отсутствует отрицательныи заряд у одного остатка и резко ослабляется стабилизирующая энергия его электростатического взаимодействия с остатком Агапэ. Это и служит причиной меньшей предпочтительности конформации А, по сравнению с конформацией Аъ которая и становится наиболее выгодной. К интересному результату, хорошо коррелирующемуса с биологической активностью (386], привел расчет АТ Ш, отличающегося от АТ П отсутствием в последовательности первого остатка. Удаление Азр' существенно изменяет положение коиформациоиного равновесия А еэ В, смещая его вправо.
Наиболее выгодной становится конформация Вх (или Вп что одно и то же), а лучшая у АТ П конформация А, приобретает высокую относительную энергию (7,4 ккал/моль) (см. табл. 1Ч.26) и становится малореальной. Одна из причин повышения энергии по сравнению с Вх связана с большей величиной у этой конформации дестабилизирующей электростатической энергии взаимодействий положительных зарядов, принадлежащих основной и боковой цепям остатка Агяз.
У конформации А, энергия ван-дер-ваальсовых взаимодействий остатка Агя составляет -14,0 ккал/моль, а у Вх — — 9,0 ккал/моль. Вторая причина смещения конформационного равновесия при отсутствии в последовательности ангиотензина Х-концевого остатка Азр' заключается в более компактной упаковке и, следовательно, в меньшей энергии дисперсионных межостаточных взаимодействий валенгно-несвязанных атомов боковой цепи Агдз в конформации Вх (-22,1 ккал/моль), чем в А~ (-17,6 ккал/моль). АТ 1 — декапептид, содержащий в С-концевой части последовательности остатки Нгз и 1.еи. Удлинение цепи заметно повлияло на распределение конформаций по энергии. Оно привело к большей детерминации конформационных состояний пептида, т.е.
к ограничению конформационной свободы. Из структурного набора АТ П фактически разрешенными остаются три конформации группы А (Аь Аз и А,), причем самыми низкоэнергетическими по-прежнему являются А, и Аъ Конформация Аз более выгодна по энергии, чем Аь так как ее потенциальная поверхность более комплементарна поверхности дополнительного дипептидного фрагмента Н!зз-Ьеи'в. Заметное повышение у АТ1 энергии конформаций группы В, делающее их практически запрещенными, объясняется, во-первых, значительно более слабыми взаимодействиями участка НЬз-1.еп'в с остальной частью молекулы (их энергия, например, у В~ составляет -6,2 ккал/моль, в то время как у Аз и А, соответственно -11,3 и -9,4 ккал/моль), а вовторых, потерей по стерическим причинам ряда стабилизирующих взаимодействий остатка РЬеа, концевого у АТ П и промежуточного у АТ 1 572 Таблица (Р 21 Энергетические матрицы внутри- и межостаточных иеаалеитиых взанмолсйствнй атомов (икал/моль) в конфирмациях Аг (а) н Вн(6) АТ П (верхние строки) н ]Рго ]-АТ Н (нижние проки) ргот рвсн Ча)з Анр Агйг ЧаР Н,сн ргот Агйг Тугн Ча1з Ча)З Ргоз Нгнб Туг Аср' Ан!г' Анр! -2,6 -2,0 — 11,5 — 12,0 0,1 О,! 0,1 О,! О,! 0 О,4 0,6 О,! 0 0 0,1 0.6 0,6 О,! 0 Агйг — 2,5 — 2,4 -0,4 -0,1 0,1 -6,3 -0,4 — 3,0 -0,2 -1,2 — 1,! -2,3 -1,6 -2,9 -2,7 0,4 0,3 0 0,5 О,З -0,1 -О,! -1,2 0,8 -1,1 -1,0 — 3,7 -3,3 -0,1 0,4 -0,2 0,3 -4,0 — 3,9 -3.3 -3,3 1,4 1,! 1,6 1,6 -4,9 -4,8 Ча)З Ча!' -0,2 -0,2 0,9 0,9 -0,7 -0,5 Нмн Нгнб 0,4 О,! -3,! -З.О р 7 Ргот 0,1 0,2 -1,7 — 2,0 0,2 0,2 Рвсн Р) Н 1,5 1,7 Ча]з Рго' Ту" -0,2 — 0,4 -1,7 -2,7 0,2 0,2 — 2,7 — З,О О,! 0,1 — 3,2 -3,7 -1,8 — 1,7 — 0,1 -0,1 0 — 0,4 -0,4 О,9 -0,9 -2,5 — 2,4 -0,1 -О,! -0,3 -0,1 О,! -0,1 -4,9 -4,3 Ча(з Ргоз Туг — 1,8 — 1,6 0,4 0,3 -0,2 О,! -4,6 -6,6 -2,3 -2,4 1,7 1,7 Если удлинение пептидной цепи на два остатка [АТ 1) понижает относительную энергию конформаций группы А, то укорочение на два оста „ татка по сравнению с АТ Н [АТ П-(1-6)-пептид) действует в противополож жную сторону: две из четырех конформаций группы В имеют самую ннзк энергию, не превышающую 1,0 ккал/моль.
Изменения, однако, не резки, как в случае АТ 1, н конформационные возможности гексапептн ного аналога ангиотензина, лишенного с потерей двух остатков р стабилизирующих взаимодействий, естественно, возрастают. Р~альны„„ при определенных внешних условиях становятся не только конформаци„ группы А, но даже С,-рп особенно Вь Замены в молекуле АТ11 остатке Ча! в третьем и пятом положениях на остатки Рго [[Рго ] — АТ Д и [Ргоз]-А'1 И) и А!а [[А!а ]-АТ И и [А!аз]-АТ 11) преследовали цель внести опре деленные, заранее известные стерические затруднения и запретить реа.
лизацию большого числа конформаций [первые два пептида) и, напротив, сделать аминокислотную последовательность АТ 11 более лабильнон, а также оценить ограничительный эффект на формирование пространсг венного строения молекулы достаточно объемных и разветвленных ври атоме СД остатков Ча! (вторая пара пептидов). Предшествующий Рго остаток, находясь в К-форме, имеет высокую энергию из-за перекрывания ван-дер-ваальсовых радиусов атомов Н собственной метиленовой группы пролинового цикла.
Для этого остатка наиболее предпочтительна форма В, а затем 1.. Поэтому дипептидный участок Агдз-Ргоз у аналога (Ргоз]-АТ 11 может обладать только развернутым шейпом е. Следовательно, реализация шеств из 14 низкоэнергетических конформаций АТ П с К-формой Агапэ н /-шейном дипептида Агяз-Ргоз становится у синтетического аналога маловероятной. Предпочтительными остаются лишь структуры А, и Аа с относительной энергией 0 и 4,5 ккал/моль, Энергия остальных превышает 10,0 ккал/моль. В табл. 1Ч.27 сопоставлены энергетические матрицы взаимодействий валентно-несвязанных атомов в конформациях А, природного гормона и [Ргоз]-АТ 11. Видно, что замена Ча!' на Рго' практически не сказывается на энергии невалентных контактов.
Без изменений остается геометрия конформаций А, в обеих молекулах. Заметно увеличился существовавший и ранее разрыв в энергии сгруктур А и В. Теперь он значительно превысил отметку 10,0 ккал/моль. В табл. 1Ч.27 сравнены внутриостаточные энергии взаимодействия конформации В4 АТ П [4,6 ккал/моль) с лучшей конформацией группы  — также Вх [Ргоз]-АТ 11 (11,8 ккал/моль). Рост конформационной энергии у синтетического аналога обусловлен ослаблением стабилизации приблизительно на 9,0 ккал/моль между Лгд и 2 Ча!з, Н!э". Причиной послужило жесткое пролиновое кольцо, ставшее помехой для сближения боковых цепей этих остатков. При замене Ча!' на Ргоз не запрещаются конформации ни в группе А, ни в группе В, так как в обоих случаях участок Туг~-Ча!з имеет развернутую форму.
Тем не менее расчет показал, что ситуация здесь в принципе аналогична только что рассмотренной, т.е. наблюдается понижение относительной энергия конформаций А и повышение относительной энергии конформаций В 574 риведенные в табл. 1Ч.28 данные о лучших структурах групп А~ и , природного пептида и его [Рго'[-аналога объясняют энергетичесю дифференциацию менее эффективными невалентнымн взаимойствиямн остатка Рго в В~ по сравнению с остатком Ча!. Конформации А, обеих молекул энергетически и геометрически практически иденны. Как показал расчет, замены Ча!з на А!а' и Ча!' на А!аз, предавляющие, казалось бы, большую конформационную свободу основной пи гормона в пределах тех же минимумов многомерной потенциальной оверхностн, практически не повлияли на конформационное равновесие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
