Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 47
Текст из файла (страница 47)
11.10, 11.11 карты <р-да были получены с аметрами, соответствующими условиям неполярной среды, где сильны римолекулярные водородные связи и электростатические взаимоствия. На рис. П,!3 приведена конформационная карта метиламида детин-Ь-аланина, рассчитанная с параметрами полярной срсды (О = ,5 икал/моль, е = !О). При ее сравнении с картой той же молекулы в олярном окружении обращает на себя внимание исчезновение самых коэнергетических областей, отвечающих свернутым конформациям М с внутримолекулярными водородными связями(рис.П.12). На карте Ипроблема белка,т 3 )б! Табаиолл Энергия 27 г„„оотимнльныт нонформониа метиллмнла !Ч.онегин-Е оленино — 97 52 -1!7 61 — 72 -54 60 150 -67 70 0 1,2 — 1,1 -3,8 -3,2 0 1.1 — 0,5 — 1,2 -О,Х 0 1,1 О,З 1,2 к в н М О 1,О О,З 162 ,гр-!р, построенной для монопептида А1а в водной среде, обнаруживается уменьшение потенциальной энергии и расширение области К.
В табл. ЬЬ10 приведены величины энергии оптимальных конформаций этой молекулы, демонстрирующие тенденцию смещения положения равновесия по мере ослабления водородных связей и злектростатическит взаимодействий, т.е. при переходе от неполярной среды к водному окружению. При значениях /3 = 0,5 ккал/моль и в = 10 минимум М отсут. сгвует, а Н на 1,0-1,5 ккал/моль выше энергии конформации К и В.
Следовательно, в водных растворах метиламида Х-ацетил-Ь-аланина, согласно результатам расчета, содержание свернутых форм с внутримолекулярными водородными связями практически исключено. Проведенный конформационный анализ аланинового монопептида позволил оценить термодинамические функции различных форм и определить положение конформационного равновесия в различных растворителях. Энтропия определялась по формуле 5 = У + л7'.1п У, где: У вЂ” средняя внутренняя энергия; с — статистическая сумма вероятностей состояния, Величина с является функцией разбиения конформационного пространства, поэтому рассчитанные величины 5 имеют относительный смысл В нашем случае вариации углов гр н 3!г составили 20о.
Значения энтропии мало чувствительны к учету электростатики. Так, энтропия К-, В- и Ь- форм молекулы при е = 4 составляет 8,0, при е = 10 — 8,1 и прн е = — 8,4 кал/моль град. Это закономерно, так как энтропия определяется прежде всего всей площадью низкой энергии на конформационной карте. Ориентировочная оценка энтропии свернутых форм М и Н составляет 1,5-2,0 кал/моль . град. Следовательно, Л5 = 5рем — 5„о = -б-7 кал/моль град, В табл.!1.10 приведены значения Т/, самых выгодных оптимальных конформаций.
Разница между усредненными значениами Ьоо несколько больше — пРиблизительно на 0,2 — 0,3 ккал/моль. Таким образом, согласно теоретической оценке, разность внутреннеи энергии АЬ/ между энергиями лучшей свернутой формы Н и лучшей развернутой формы В в СС!4 составляет 2,7-2,9 ккал/моль. Эксперимент дает 3,0 ккал/моль !878 Разность свободной энергии свернутых и развер йутых форм в СС14 равна 0,7-1,0 ккал/моль. Это приводит к конформаяйонному равновесию, в котором 70-80"е молекул находятся в свернутых (М Н) формах. В растворах СНС1з картина обратная: разность свободной ~ергии в этом случае также составляет -1,0 ккал/моль, но в пользу разриутых форм К, В, 1..
Поэтому содержание свернутых форм в хлоро' рме должно составлять -20%. Эти выводы теоретического анализа находятся в хорошем согласии 'с даннымн экспериментальных исследований, которые были специальО поставлены нами для проверки результатов расчета монопептидов. изучению пространственного строения представительного ряда метила)пщав Х-ацетил-а-аминокислот и их Х-метильных производных, перечисленных ниже, были привлечены методы инфракрасной спектроскопии, Ф ' ерного магнитного резонанса, дисперсии оптического вращения, кру)(пного дихроизма, а также днпольных моментов и газожидкостной осмоз~етрии (88]; к! Кз Кз 1 Г НзС СО Х С Н СО Х СН3 На рнс.
11.!4 приведены ИК-спектры в области валентных колебаний ЙН разбавленных растворов, исключающих межмолекулярную ассоциа- Ф!о (-10 4 моль/л) монопептидов аланина (1) и валина (Ч) в четыреххлов)эстом углероде и хлороформе. Диффузные полосы поглощения в правой '1!кти спектров относятся к колебаниям связи Х-Н, вовлеченной в водок()дное связывание свернутых конформаций Н и М монопептидов. Из рисун. вв хорошо видно меньшее содержание этих конформаций в растворе СНС1з Е() сравнению с СС!э. Для количественной оценки содержания свернутых н вернутых форм монопептидов 1, 111, Ч, Ч11, 1Х и Х11 в разбавленных ворах СС11 и СНС!з были измерены после надежной идентификации ос их интегральные интенсивности в области валентных колебаний и определено число групп Х-Н, отвечающих каждой полосе. Резуль- 163 1 Ас-1.-А!а-ХНМе; Н Ас-1 -А)а-Х Мех., РД Ас-1.-МеА!а — ХНМе; 1Ч Ас-1 -МеА!а-ХМеэ( Ч Ас-1.-Ча1-ХНМе; Ч! Ас-! -Ча(-ХМез! ЧП Ас-1 -МеЧа)-ХНМе; ЧН! Ас-(.-МеЧа)-ХМез( 1Х Ас-1 -Рго-ХНМе; Х Ас-! -Рго-ХМез, Х! Ас-С!у — ХНМе; Х!! Ас-1 -РЬе-ХНМе; К,= К,= К1= К,= К,= К,= К,= К,= К,+ К1+ К! = К,= К,=Н, К,=СН, Н, К,=Кз=СН, К =СН„, К =Н К =К =СН, К,=Н, К,=СН(СНз), Н, Кз = СН(СНз)ь Кз = Снз СНз, К =СН(СНз), Кз= Н К,=СН,, К,=СН(СН,), К,=-(СН,)з-, Кз=Н К, = -(СН,),—, Кз = СНз К =К =Н Кз = Н, Кз = Снзсанз Р и с.
Н.14. ИК-спектры растворов метиламв доа Х-ацетил-(;аленина О) и Х-ацетил-ь-валина (Р) в СС), (1) и СНО) (2) К Д)' таблица Л )) Содержание (%) свернутых форм метиламидов Х.ацетил-о.аминокислот и их метильных производных в растворах СС14 н СНС1з* Растворитель СС!4 СНС), Соединение Соединение Растворитель СС1л СНС17 55 1О ЗО Ас-7 А)а-ХНМс Ас-1 МеА1а-ХНМе Ас-7-Чй-ХНМе Ас-ь-МеЧа)-Нные Ас-ь.йо-ХНМе Ас-0!у-ХНМе Ас-(:Рте-ХНМе 65 25 75 40 65 20 70 30 70 содержание свернутых форм определено с точностью я5% при концеитрацивх -10.4 моль)л. таты экспериментальной оценки, прв.
г веденные в табл. П.11, показывают что доля свернутых форм варьирует в широких пределах в зависимости от растворителя, Х-метилирования Х. (7 концевой амидной группы и типа амв. нокнслоты. Во всех случаях при пере- 9 ходе от СС14 к СНС!з существен- но растет содержание развернутых у форм. Отмеченные наблюдения нахо- дятся в хорошем количественном поги ласии с результатами теоретического конформационного анализа тех же 1 соединений. В табл.
П.!2 приведены зксперпд ментальные и теоретические значебббб),у(чу(7,И7()от 1 ния дипольных моментов ()() серии монопептидов и их Х-метнльных производных [88]. Дипольные моменты измерены в растворах СС14 и СНС1); они представляют собой усредненные по всем конформациям молекул величины. Для суждения о зависимости значения )( от величин двугранных углов (р, )р монопептидов была построена соответствующая карта, которая на рис. П.15 совмещена с потенциальной поверхностью метиламида Х-ацетил-(.-аланина.
Дипольный момент всей молекулы определялся путем векторного сложения моментов амидных групп, которые, согласно данным Курланда и Вильсона, равны 3,7 Р и направлены под углом 40' к пептидной связи С'-Х [Ц. Из сопоставления зкспериментальных данных с результатами расчета следует, что в конформационном равновесии соединений 1 — Х в неполярном и слабополярном растворителях возможно /Ва -/ВО -/Ва' О' /ва' рп и 11 15.
Карта дипольных молюентов и конфорляационная карта метиламида Р(-ацетил-/.- Лудьпана (контуры Ланы соответственно в единицах 0 и ккал/моль) (па/ломкам» отме'мны лоло:кения оо1 мал ьныя «онформацпв /ва -/ВО -/ва' /ва' О -/ВО /ВО 1 11 ц П.16. Конформационные карты л~етнламида (ч-ацетил-с(-метил-/.-впаянна (/П) и димеччв(ввп(аа Кьацетил-/.-ала нина (П), рассчитанные применительно к условиям неполярной ьумды ~алечками отмечены ьоложс пня он гнмлл оныл конформации Таблица О1 Динольные моменты (Н, 27) метиламндов 14-ацетнч-аьаминоиислот и их Н-метильных производнык Ас-ь-А1а-ННМе Ас-Ь-А!а-НМ з Ас-Е-Мед!а-61нйве Ас-1;Мед!а-НМез Ас-2:Чй-ЬГНЬве Ас-7:Чй-УМь| Асс-МеЧй-ЖНМе Ас-ь-МеЧа1-7яыгз Ас-с-рто.ННМе А.1:Р -НМез 5,7 2,7 2,3 6,6 5,6 2,8 2,5 3,8 2,6 2,2 3,12 3.20 2,80 3,56 2,85 2,92 2,90 2,93 2,80 2,70 2,53 2,49 1,99 2,01 2,57 2,62 2,96 3,44 4!7 4 30 7,0 6,9 3,2 3,9 6,8 7,0 2,8 2,9 7,2 6,8 3,2 3,8 6,8 2,9 3,! 7 ! 7 2 3 ! 3 8 6.7 6,9 2,5 2.8 7,2 2,3 3,7 7 ! 2Д 6,8 4,3 7,0 4,0 4,4 7.0 ! 1! Ш 1Ч Ч ч! чп ЧШ 1Х Х 2,5 2,0 Дипольный момент при ~1ис-конфигурации амидной группы; во всех других случаях при- ведены расчетные значения р для конформации с транс-амидными группами.
лишь небольшое содержание форм К н Б. Более корректно, однако, было бы сравнить опытные значения дипольных моментов с теоретическими, рассчитанными не для отдельных оптимальных конформаций, а в виде статистических сумм. С атой целью была использована формула р= 5/(2 = 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
