Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Расчет фрагментов С СО-Ь-Р(1е-Ь-А!а-ХНС» и С"СО-Ь-А!а-Ь-Р)1еХНС позволил оценить раздельное влияние предшествующего в последующего остатков фенилаланина (или аланина) на конформационное состояние аланина (фенилаланина). Сравнение двух трипептидных фратмснтов с цснтральными остатками А!а и Р)ес дает представление об одновременном воздействии на них остатков с обеих сторон. Рассмотрим кратко результаты анализа фрагмента СОСО-Ь-Р)7е — Ь-А1а — Ь-Р)7е-(чНС' (см. рис П.ЗО), у которого рассчитаны все 72 возможные конформации с К и В состояниями остатков Р)1е и А1а, а также наиболее предпочтительные в отношении энергии пептидного остова бО конформаций, включающих Ь состояние одного из остатков.
В табл. 11.24 для предпочтительных конформаций трех групп основной цепи и для самой невыгодной конформации в каждой группе приведены геометрические параметры н величины общей энергии Ь7,6 . Переход от дипептидных фрагментов к трипептидному сопровождаетсн 204 Таблица И 25 Геометрические н энергетические параметры оптимальнык конформвцнй фрагмента СиСО-Х,-РЬе-ь-А1а-ь-рйе-МНСи Ролвернусцъм формы основной цени С В-В! В-НЗ ! В Кз 96 -84 92 -83 Я8 -78 10! -83 61 -92 94 — 78 99 — 83 98 26 й1-В-В! 882 В-В, мГ В-В! ;йгв-к! Вгц! К! Пгмуевернутьге !72 64 92 -42 62 94 169 59 81 141 !75 96 135 178 90 -42 62 95 -57 175 82 173 66 94 163 -174 53 173 бб 94 -56 ! 76 86 -56 -60 90 -58 -60 97 118 -63 92 формы ~;д-н В1гн-ВЗ 881-В-ВЗ $Г43-В! ~-В-В! Свернугные формы — 38 67 — 35 67 -55 177 -Зб 67 -60 -60 -60 -61 -138 113 -140 -62 -134 !46 -!41 160 -129 153 52 43 — 57 95 2,2 — 53 95 2,8 -59 93 3,9 57 96 4,5 -58 92 4,7 -57 98 7,5 89 -83 -44 86 -76 -44 33 93 -5! 87 — 95 -56 91 — 95 -44 91 -105 1!2 — 55 — 59 — 57 -59 -!38 -133 ейшей ДиффеРенциаЦией фоРм по энеРгнн, Если величины Боб„! У ормацнй днпептндов, составленных нз практически эквнвалентных К- орм, находятся в интервале Π— 3,0 ккал/моль (см.
табл, 1123 н П.24), конформацнй трнпептнда (табл. 11.25) онн распределяются от О до алумолум Наименьшую потенциальную энергию имеют конформации рмамн основной цепи В-В-В н  — В-К. Развернутый характер дной цспн исключает взаимодействия Ь! с Ь4. В глобальных конфор- 205 — 104 -102 -123 — 135 -!08 -132 -!34 -121 -130 -114 -!29 -109 -1!О -!22 -106 -130 — 106 — 130 -116 -141 -!40 -81 144 -!77 148 180 173 53 166 65 143 !73 179 бб 15 66 — 52 54 -97 -134 — 96 -123 — 118 -90 — 95 -93 -40 — 93 -33 — 91 -92 53 102 -95 -159 95 -88 -52 109 -93 -66 99 -130 164 115 -!42 169 95 -102 !41 91 -117 -35 74 -1!1 -34 основной цаги -53 †1 141 62 -141 -59 -44 -122 -52 -58 -142 161 -63 -134 150 !24 -140 118 143 -141 129 — 59 -140 153 -46 †1 -49 59 -140 153 129 -136 -60 120 -133 -60 126 -140 -!30 67 -96 -17 -63 96 0 -64 96 О,! -61 88 0,6 55 86 0,8 59 93 2,! 174 30 22 52 87 2,2 68 87 11,2 -59 92 0,8 -55 97 1,0 — 53 93 1,3 59 90 1,4 -57 90 1,5 -59 93 1,б -60 91 1,7 57 90 1,9 — 52 97 2,0 56 90 21 -58 94 2,2 — 59 94 2,7 -61 93 2,7 78 88 9,9 мациях Вз-В-Вз и Вг-В-Кз (~, '— 180', (~~ - -60', верхний индекс — номер остатка) все взаимодействия осуществляются при практически оптимальных формах основной цепи, энергия которых лишь на 1 ккал/моль выше, чем у аланинового трипептида.
По взаимному располо. жению пептидного скелета и боковых цепей эти структуры весьма компактны. Ароматические кольца з, и зз направлены навстречу друг х другу и взаимодействуют как между собой (-3,2 ккал/моль), так и со всеми пептидными группами (-8,9 ккал/моль). В целом можно отметить, что у наиболее предпочтительных развернутых конформаций имеет место согласованность всех видов взаимо.
действий. Специфичная для трипептидного фрагмента дополнительная стабилизация (з,— зз) происходит, во-первых, при низкоэнергетических конформационных состояниях каждого остатка, во-вторых, без существенного нарушения выгодных контактов на дипептидных фрагментах и, наконец, при формах основной цепи, близких по энергии (но не по значениям углов ~р, зу; ср. табл. 11,19 и 11,25) к оптимальным конформацням аланинового трипептида. Следует, однако, иметь в виду, что самые выгодные конфор. мации свободного фрагмента не всегда сохраняют свою предпочтительность будучи встроенными в сложную цепь.
На первое место могут выйти структурные варианты, менее выгодные у свободного фрагмента из-за нереализованных внутренних взаимодействий, которые, однако, в условиях сложной цепи будут дополнительно стабилизированы взаимодействиями с более удаленными остатками. Энергетическая дифференциация среди конформеров со свернутыми формами основной цепи К-К-К и К-К-В меньше, чем у рассмотренных.
В этом случае пептидные звенья Ь| и Ьа сближены и расположены антипараллельно, что приводит к дисперсионной и электростатической стабилизации на -1,2 ккал/моль. У лучшей в этой группе конформации К,— К вЂ” Вз энергия всех взаимодействий типа Ь;Ь, меньше суммарной энергии дипептидных форм на 2,3 икал/моль, причем вклад за счет взаимодействия Ь| — Ья составляет -1,8 ккал/моль.
По сравнению с аланиновым трипептидом основная цепь К,-К-Вз незначительно дестабилизирована (0,7 ккал/моль). Боковые цепи остатков РЬе (з, и зз) расположены по разные стороны свернутой формы трипептидного фрагмента и взаимодействовать между собой не могут Как у К вЂ” К-К, так н у К-К-В энергия минимальна при ~, '— 60" и )(~~ - — 60', т.е, при значениях.
отвечающих самым выгодным конформациям среди форм К вЂ” К и К-В У дипептидных фрагментов с остатками А!а и РЬе (сравните табл. 11 23 в 11.24 с табл.!1.25). Конформационный анализ последовательности С"СΠ— /,-РЬе — /.-А1а-/- РЬе-ХНСа показал прогрессирующий рост энергетической дифференциации по сравнению с наблюдаемым при переходе от моно- к дипептидным фрагментам. И здесь предпочтительные конформации более сложных учаспсов пептидной цепи представляют собой лишь некоторые вз комбинаций выгодных конформаций более простых участков. Такое же заключение следует и нз анализа другого трипептидного фрагмента, з именно С'*СО-/:А!а-й-РЬс-й-А!а — 1чНС" (115Ь Таким образом, в исследовании пространственного строения олигопепидов предварительное рассмотрение конформационных возможностей оставляющих их фрагментов значительно упрощает решение задачи Обобщая полученные результаты, можно было бы заключить, что дальвейшее увеличение пептидной цепи будет сопровождаться еще большей дифференциацией конформационной энергии.
Такое важное по своим следствиям предположение подтверждается данными расчета конфорМационных возможностей пентапептида с теми же остатками фенилалаиина и аланина Ас — 1.-Р!зе — й-А!а — /.-Р!зе — /.-А!а-/.-Р!зе — ХНМе. Как показал конформационный анализ этой молекулы, выполненный на основе данных яо ди- и трипептидам, в интервал 0-2,0 ккал/моль здесь попадает столько ,ке оптимальных конформацнй, сколько у одного дипептида !115). Более существенно, однако, то обстоятельство, что во всех конформациях яентапептида, энергия которых не превышает 4,0 ккал/моль, центральяый остаток находится в одном и том же состоянии (В,).
Следовательно, да данном участке только за счет ближних и средних взаимодействий продеходит полное детерминирование пространственной формы остатка, расположенного в середине цепи. Увеличение длины и переход к полипептиду с регулярно чередующимися остатками А!а и Рпе приводит к ягабилизации конформации ( — В,— В-). Наиболее выгодной периодической яхруктурой полимера, состоящего из так называемых спиралеобразующих йстатков, оказывается не а-спираль, а !)-структура. Дипептиды и трипептиды с остатками пролииа и фенилаланина.
Анализ ~Г странственного строения моно-, ди- и трипептидных фрагментов !20, , 83, 88, 89, 99, 104-111, 113-123! позволил проследить генезис конфор!!1вционных состояний аминокислотных остатков, нх геометрию и энергию !!длентно-несвязанных атомов в зависимости от длины пептидной цепи и 1уироды смежных и близко расположенных остатков. Были рассмотрены абъекты, включающие неполярные остатки А1а и Рпе, из которых первый еет значительную конформационную свободу и фактически лишен оной цепи, а второй, напротив, обладает объемной и подвижной боко- цепью, склонной к эффективным взаимодействиям.
Знание конфор- Ф ционных возможностей именно этих фрагментов не представляло само- ятельного интереса. Результаты их анализа важны в той степени, какой они поддаются обобщению и помогают понять наиболее харакные особенности структурирования природной аминокислотной послеательности. Конечная цель, напомним, заключается в выработке прасвертывания природных пептидных цепей и создании количественного да конформационного анализа белков. Сейчас нас конкретно интерет средние взаимодействия, В этом плане рассмотренные объекты ались полезными.
г днако воздержимся еще от формулировки на нх основе общих заключй й и обсудим результаты конформационного анализа других просгей- олигопептидов, отражающих иные стороны взаимоотношений между дннми остатками, До сих пор не рассматривались, например, ситуации, Мйникающие в условиях сильно ограниченной конформационной свободы иаптидной цепи или в случае взаимодействий между полярными остатка!да.
В этом разделе остановимся на первом вопросе и, поскольку из всех 207 Гибл ицв П 26 Геометрические н знергетичеосие параметры оптнмлльных конформлннй фрлгментл СиСО-Рье-Рго-ННСи Конформлпия Угол врлщсиия, град хз Развернутые формы оснлнной Лели Свернутые формы основной цепи Кз-К Кз-В Кз-К Кг-В К (-К К,-В -59 -61 — 71 -64 -77 -77 -49 -48 -46 -47 — 32 — 30 -45 106 -48 107 -48 107 4,1 4,9 5,7 6,3 12,6 13,4 163 177 — 63 -65 62 63 88 90 92 94 83 81 стандартных аминокислот наименьшей свободой обладает пролин, проанализируем конформационные возможности следующих ди- и трипептидов с его участием; СиСΠ— Р)зе — Рго — ХНСи, С"СΠ— Рго — РЬе — ХНС», СиСОР)зе-Рго — РЬе-ХНСи, С СО-Рго — Р)зе — Рго-ХНС '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
