Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Х„ух „8 /Е Б„яо„, где 14 — днпольный момент пря данных ср, хр (рис. П.15); д „вЂ” статистический вес конформационного состояния ср, хр, рассчитанного исходя из соответствующих карт ср-ху Теоретическое значение статистического дипольного момента в СНС11 оказалось равным 3,1 Р в хорошем согласии с опытом (табл. 11.12).
В конформациях К и 1. дипольиые моменты велики (-7,0 Р), в В(7, Ь) — малы. Вклад в величину (2 свернутых форм невелик, поскольку их содержание в разбавленном растворе СНС13 не превышает 25%, поэтому преобда. дающими являются конформации типа В, что полностью согласуется также со спектрами кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения [88]. Значение статистического момента метиламида )х(-ацетил-1,-аланинв рассчитанного аналогичным образом, оказалось равным 2,97 Р, что таюне близко опытной величине и правильно передает тенденцию изменения мо мента при смене растворителя.
3,2. Х-МЕТИЛЬНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ МЕТИЛАМИДОВ Х-АЦЕТИЛ-а-АМИНОКИСЛОТ Рассмотрение пространственного строения )з)-метильных производных тиламидов )х)-ацетнл-а-аминокислот интересно прежде всего потому, что вн молекулы являются ближайшими аналогами монопептидов и, обладая пгчительно меньшей конформационной свободой, оказываются удобными бьектами для проверки результатов теоретического анализа путем сравнения с более легко интерпретируемыми опытными данными физических методов (89). Из сопоставления конформационных карт метил®квдов Н-ацетил-/.-аланина (1, рис. П.10,6) и )х)-ацетил-(х)-метил-/.-аланина (!П, рис. П.16) видно, что метилирование аминокнслотного остатка особенно резко ограничивает свободу вращения вокруг связи )х)-Са(гр) и тем самьгм сильно сужает области низкой энергии К и В.
В табл. П.13 приведены найденные при минимизации углы вращения гр, иги величины относительной энергии оптимальных форм. Самой выгод° вй у молекулы П! становится конформации Н с внутримолекулярной водородной связью (рис. П,16). О доминировании свернутой формы у этого сввдинения в инертной среде, как и в аналогичных условиях у метиламидов Н-ацетил-)х)-метил-1.-валина (ЧП) н 1.-пролина (1Х), свидетельствуют (и полном согласии с расчетом) ИК-спектры (рис.
П.17, табл. П.11). Другая свернутая конформация М хотя н образует у молекулы 1П водородную связь, но из-за стерических эффектов невыгодна; ее энергия на 3эб ккал/моль больше энергии формы Н. Из развернутых конформаций мпиопептида )т)-метил-Е-аланина предпочтительными являются формы у и и (см.
рис. П.16 и табл. П.13). Конформации Ь, е и К маловероятны. Зйергия последней на 2,9 ккал/моль выше Е; у дезметильного )вЬиопептнда (1) наблюдается обратная картина (см. табл. П.10). Таким ййразом, из конформационного анализа молекулы П! следует, что в рйвбавленных растворах неполярных растворителей будет осуществляться рввновесне в основном между двумя молекулярными формами Таблица ПЗЗ Геометрические параметры (град) и относительная энергия (икал/моль) оптимальных конформвнна )Ч-метнльиьгк производных Гч-анатол-Е алаинна 167 к.л) а Р и е П.)7. ИК-спектры метиламидоа ))-ад тил-м-метил-).-алаиииа (Пб, Х.метил-Ь-аалиа 070 и ).-пролила (!Х) а СС(4 ()) и СИС)з (2) (Н и у).
Наличие такого равнове. 1 сия подтверждают, как уже отмела. лось, данные ИК-спектров (си рис. П.17). С. Мидзусимой и соавт (90] с помощью спектров была оцеве. на энергетическая разница между двумя указанными формами в 2й 4.0,3 ккалумоль для метнламида Ро 1 ацетил-)к)-метилнорлейцина,стериче. ского аналога соединения П1 в раст. воре СС14. Наша теоретические оценка величины Л() в этих услоавлз г составляет 2,4 ккал!моль. С увеличением полярности растворителя доля свернутой формы уменьшается (см. рис.
П.17). Результаты расчета диметиламида а Х-ацетил-(.-аланина (П) приведены иа ду()() г4т У рис. П,16 и в табл. П.13. Внутримолекулярную водородную связь сое. динение П образовать не может. Наиболее устойчивой развернутой формой в неполярной среде является у, за ней с незначительной энергетической разницей следуют Ь и 1.; конформации К и в маловероятны. Замещение водорода на группу СН) при амидном азоте (П) значительно больше сужает области низкой энергии, чем в случае аналогичного замещения водорода у атома )к) аминокислотного остатка (Ш), фактически запрещенными становятся все конформации со значениями угла (р меньше 40'. Расчет предсказывает, что в полярных средах несколько более вероятной по сравнению с конформацией у, доминирующей в инертной среде, будет реализация конформации 1. Исследованные нами (88) дипольные моменты соединения П и близкого ему Ч1 (см.
табл. П.12) полностью согласуются с данными расчета (89). Опытные величины дипольиьп моментов молекул П и Ч1 в растворе СС)4 (соответственно 2,80 и 1,99 О) совпадают со значениями, рассчитанными для формы 7 (2,7 и 2,0 Р). При пеРеходе к слабополЯРномУ РаствоРителю СНС)з наблюДаетсЯ заметное увеличение дипольного момента у П, что указываф на естественное смещение конформационного равновесия к более поля)зным формам. дв. польный момент соединения Ч1, однако, остается здесь практически постоянным.
Если это так, то соответствующие спектральные кривые КЛ и ДОВ соединений П и Ч1 в неполярной среде, например в гептаие должны быть близки и отвечать конформации у. Рис. П.18 свидетельст вует, что это действительно имеет место. При переходе к водныя растворам кривые КД и ДОВ соединения П резко меняются и, безусловно. отвечают уже иному коиформационному состояникь В воде доминирует. Ая ет() го -(а е.
и 1В. УФ спектры, кривые КД (е) и ДОВ (В) диметнламидов Ы-ацетнл Д-алаиина (Д) и 4.-валина ( г)) в гептане (! ), этан еле (д) и воде (3) идимому, форма 1, предсказанная в расчете (89) и удовлетворяющая гм спектров ЯМР [88) и дипольных моментов (см. табл. П.12). Кроме это подтверждается и тем обстоятельством, что кривая КД соеди- П в воде аналогична кривой поли-))-метил-Ь-аспартата, образую- согласно работам Д.
Урри 191] и Г. Шераги с соавт. 192), левую раль, а также весьма схожа с зеркальным отражением кривой правой рали полн-Ь-аланина (данные Ф. Квадрифоглио и Д. Урри 193)). ривой КД соединения П в гептане наблюдаются признаки дихроичпоглощения конформации Ь, а на кривой КД водного раствора П ормации у, Это позволяет заключить, что содержание приме- форм невелико. Валиновое производное Ч1 в гептане и этаноле 169 Р и с. !!.!9. УФ-спектры, кривые КД (а) и ДОВ (б) диметиламидов )(-ацетил-)9-метил- аланина ((Ъ') и В)-ацетил-)и-метил-(.-валина (УП)) в тептане (!), этаноле (2) и воде (3) 170 -Ф -ао' ~ и' 11)Р'-1)Д)' ~ и ,Согласие между расчетными и опытными данными идет, однако, еще ьше.
Из карт вращательных сил метиламидов Х-ацетил-а-аминоот, рассчитанных Дж. Шеллманом и соавт. (94), следует, что из четыконформацнй, отвечающих локальным минимумам потенциальной 171 рзв е 11.20. карты вращательных сил метиламидов )ч-ацетил-)ч-метил-ь-аленина (йи), похитил-)ч-метил-ь-валина 1Р!1)) и 1;пропана 1)х), совмещенные с конформационной картой ийлхасулы Н! а)е а-к -переход,б — п - и'-переход и ((йй. рис.
П.18) практически полностью присутствует в конформации 7 (Чуо согласуется с постоянством дипольного момента Ч1 в растворах СС!е иСНС!з), и лишь в воде равновесие заметно смещается в сторону конфорМции 1.. Потенциальная поверхность диметиламида Х-ацетил-Х-метил-(.-аланина (11У) мало отличается от потенциальной поверхности только что рх(осмотренной молекулы (П). Конформационная карта 1Ч фактически Й дставляет собой результат совмещения карт П и 1П (рис. П.16), Энергия альных конформаций молекулы 1Ч и их геометрические параметры й ведены в табл. П.13. Расчет приводит к заключению о реализации во х средах практически только одной конформации у.
Соответствует ли Йв заключение зкспериментальным данным? На кривых КД соединения Ф как и аналогичного Х-метилзамещенного валинового диметиламида в растворе гептана (рис. П.19) наблюдаются отрицательные полосы переходов при 227 нм и по две полосы противоположного знака при и -192 нм, характерные для л — л'-переходов, В водных растворах ые КД лишь незначительно изменяют свою форму в основном в льтате голубого сдвига полосы и — л'-перехода. Мало отличаются у собой и кривые ДОВ соединений!Ч и ЧП1 в растворах гептана, ола и воды. Таким образом, спектры КД и ДОВ указывают на иден- ость пространственных форм 1Ч и ЧИ1, а также на сохранение конмационного состояния соединений в различных средах.
Это полно- соответствует результатам теоретического конформационного ана- энеРгии на полУченных нами конфоРмационных каРтах соединений !Ч а Ч111, только одна конформацня у, имеющая минимальную энергию, соот ветствует экспериментальным спектрам КД, т.е. имеет отрицательнм полосы и — к'-перехода и ближнего и-и*-перехода (рнс. 11.20). Следова. тельно, можно утверждать, что диметиламиды 1Ч и ЧРД обладают коа формацией у, устойчивой как в полярных, так и в неполярных средах Интересно отметить, что кривая КД поли-Х-метил-!.-аланина в раствор перфторзтанола, полученная М. Гудманом и М.
Фридом [95), близка крв. вым КД диметиламндов !Ч и Ч!!. В отличие от соединений!Ч и Ч!11 у диметнламида Х-ацетил-(.-пролива (Х) фиксация угла у при — — 60' исключает реализацию формы у. Резуль. таты конформационного анализа этого соединения, полученные В. Меда. соном и Дж.
Шеллманом [96), Г. Шерагой и соавт. [97], Б. Пульманом х соавт. [98! и автором данной монографии и соавт. [88, 89[ показали, что при транс-конфигурации амидной группы предпочтительной являетса конформация Ь с параметрами !р — -60', ~у = 100-180'. Другая оптимальная форма К имеет резко очерченный потенциальный минимум, распа ложенный на 5 — 10 ккал/моль вылив потенциального плато конформации 8 Наблюдаемый спектр КД соединения Х в гептане не противоречит форме Ь, имеющей, согласно карте вращательных сил, отрицательную полосу л-~'-перехода и более интенсивную положительную полосу п-и*-перехода. Итак, были рассмотрены результаты теоретического конформациояного анализа совместно с данными экспериментального исследования пространственного строения серии метиламидов Х-ацетил-а-аминокислота нх Х-метильных производных в различных средах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
