Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Исходные структурные варианты дипептидных фрагментов, как и в предшествующем анализе, формировались исходя из монопептидных конформаций; у остатка пролнна их всего две (ег и В) (см. рис, 11.11), а у фенилаланина — девять (табл. 11.22). Результаты минилгизацни энергии при вариации всех углов вращения основной цепи и углов у! и )(2 боковой цепи Р!зе приведены в табл.
11.26 и 11.27. Угол гр у остатка пролнна принимался равным — 60'. У обоих дипептидов имеет место значительный разброс конформационной энергии. При аддитивном формировании структур рассматриваемых фрагментов различие в энергии не должно было бы превыша ч -2,0 икал/моль. Таким образом, только за счет дополнительных взаиь !- действий (в данном случае не только стабилизирующих, но и дестабилизирующих), которые возникают между двумя смежными остатками, происхо- ' В последующем тексте асимметрия лмииокислотиых остатков !б или О) уквзыллется в случлях, когда оии являются прлвоврлщлющими, т.е. О-изомерлми.
„ в,-к в,— в Вз К в -в гс-К го-к Ес-В 1.,-В 1.,-К Е)-В -127 -108 †1 †1 -1ЗО -116 53 52 52 52 34 33 132 133 150 153 15! 151 83 67 76 бб 67 66 -175 180 59 70 -62 -63 — 177 — 59 -178 — 59 45 45 77 90 93 89 90 89 72 92 67 92 99 99 62 107 -57 105 -49 120 -46 -50 110 111 — 48 106 0 0,3 0,5 0,8 1,8 2,2 2,6 3,0 3,2 3,2 4,7 4,9 Таблиг!а и 27 Геометрические н энергетические инрнметры оитимкпьиык конфирмация фрагменте СиСО-Рго-Рбе-!ЦНСиг Спернугпьи формы непоеной цепи В-Вз В-в, В"Вз Впи! В-В В-1-з В-и В-1.! В !ч -44 -111 -49 -129 -45 -102 -47 †! -49 -!09 1 17 56 -48 — 86 106 37 1!2 54 86 92 84 88 83 92 85 95 159 -56 163 57 -44 — 58 -34 61 148 179 54 -53 -45 178 53 42 63 -!73 0 0,1 0,3 0,6 1,4 1,7 1,8 3,2 3,7 Раееернутые формы ггенппной цепи В вз В Вз Ва.з В-В, В вз В-и! В-Вз В-С! -102 — 97 50 — 1! 4 -112 -!07 -123 54 44 159 -55 -48 -56 57 -54 !6! 63 147 !79 -36 62 -59 117 67 -175 29 53 !!8 !!5 — 58 110 11! 106 110 — 5! -!7 111 104 127 86 83 88 85 66 76 0,3 0,5 1,2 1,4 2,1 2,2 2,6 3,9 10,1 йнт существенная энергетическая дифференциация конформационных аезстояний.
Значение энергии взаимодействия зависит от порядка располоа!ения остатков пролина и фенилаланина. Так, если в последовательности ц!Рго-РЬе- более предпочтительны свернутые формы основной цепи К-В и В-К, то в последовательности -РЬе-Рго- выгоднее развернутые В-В и ВГье Свернутые конформации в этом случае становятся практически запрещенными.
Конформеры с Т.-состоянием фенилаланина имеют, как Ппавило, более высокую энергию. Низкая энергия развернутых форм фрагмента СиСО-РЬе — Рго — ХНСи ааязана с выгодными контактами В, с 82 и Ьз с В! при 71 ! - 60 и 180'. Неза° псимо от конформационного состояния остатка Рго !К или В) наиболее реальной формой основной цепи предшествующего остатка является В.
%от факт уже отмечался при рассмотрении конформационных возможпаптей диметиламидов Х-ацетил-7.-аланина н 7-валина. В свернутых формах фрагмента С"СО-РЬе-Рго-ХНСи взаимодействия К-К и К-В основной цепи остатка РЬе с боковой цепью Рта, точнее, с метиленоаой группой СВН2 имеют дестабилизирующий характер. Энергия отталки.
нация существенно зависит от угла 71; при т! — 60' она составляет — 1О икал/моль, а при )1, — 180 и -60' -2,0 икал)моль. Взаимодействах групп СчНз и С!!Нм принадлежащих пролиновому циклу с основной цепь, Ьь являются стабилизирующими и незначительными по величине Следе. вательно, сделанное в работе !1!5) предположение о плоском строенаа пятичленного цикла Рго оправдано. Сравним результаты расчетоа фрагмента С»СО-Рго-РЬе-ХНС» (табл. 11.27) и фрагмента С»СО-А!а-РЬе— ХНС» (см, табл. 11.24). Как свернутые, так и развернутые конформации этой пары имеют одинаковое распределение по энергии.
Таким образом, остаток прохина по сравнению с остатком аланина не оказывает специфического влияния на форму последующего остатка. К ана. логичному заключению в отношении конформаций с развернутой основной цепью можно прийти при сравнении результатов расчета фрагментов С»СΠ— РЬе — Рго — ХНС» (см.
табл. Н.26) и С»СΠ— РЬе — А1а — ХНС' (см. табл. 11.23). Большое различие между остатками А!а и Рго наблюдается при К-состоянии предшествующего остатка, т,е, среди свернутых форм. В известных на сегодняшний день трехмерных структурах белков (> 3000; -!О" остатков) отмечено несколько случаев (если это не артефакты), когда форма основной цепи стоящего перед пролином остатка (не О1у) имеет форму К. Расчет двух трипептидных фрагментов с чередующимися остатками РЬе и Рго выполнен также на основе оптимальных форм монопептидов, т,е. независимо от полученных для дипептидов результатов.
У фрагмента с последовательностью РЬе — !'го — РЬе число начальных приближений составило 162, а с последовательностью Рго-РЬе-Рго — 36. Значения углов вращения во всех низкоэнергетических конформациях обоих трипептидных фрагментов, полученных после минимизации энергии по девяти переменным в первом случае и по шести во втором, оказались несильно отличающимися от углов в соответствующих конформациях дипептидов.
В табл.11.28 для фрагментов Рго — РЬе — Рго и РЬе-Рго — РЬе приведены предпочтительные конформации различных форм основной цепи и, кроме того, для каждой формы — самая высокая по энергии конформация. В табл.11.29 дано энергетическое распределение всех рассчитанных структурных вариантов трипептидных фрагментов. Здесь обращает на себя внимание заметная структурная детерминация в одном случае и равномерное распределение конформаций — в другом.
Подавляющее большинство структур С»СΠ— РЬе-рго-РЬе-ХНС», составленных только из самых выгодных монопептидных вариантов, имеют энергию, превышающую 4,0 клал/моль. Рассмотрим сначала конформационные состояния трипептида С СО-Рго-РЬе-Рго-ХНС'. У конформаций этого фрагмента с развернутыми формами основной цепи В-В-В и В-В-К отсутствуют взаимодействия между первым и третьим остатками. Взаимодействия же на дипептидных участках практически не отличаются от взаимодействия у свободных дипептидов.
При этих условиях энергия структурных вариантов с формами В- — В и В-В-К представляет собой аддитивную сумму энергий соответствующих дипептидных конформаций (за вычетом дублируемых энергетических вкладов) Конформации со свернутой (К вЂ” К вЂ” В) и полусвернутой (В-К-К и  — К-В) основными цепями обладают невыгодными контактами в пределах 2!О Таблица П 28 Энергия онтнмальиык конформаций трипептнннык фрагментоа С»СО-Рго-Рае-Рго-ХНС» С»СО-Рве-Рго †Р-ХНС» Коиформац и~.. к 1м Конформация 13тщ, ккал/моль Рапвернутаа форма в-в,-в в — в -в в-в — в К-1.СК В,-В-В, в,-в-в, в,-в-в, в — в — к В,-К-1, 1,4 1,б 2,0 12,8 0 0.6 6,5 0 16,9 Полуевернутал форма в,— к — в, В3 — К вЂ” В3 в — к — в Нт —  — 1 3 13 КК2 К2-В-ВЗ К,-К-1., к-в,— к к — в — к к — в -к В-С3-В в-к,-к Н-Кз-К в — к,-в 0 О,б 0,9 0,4 4,5 4,8 13,8 1,3 1,6 7,0 2,4 8,0 7,4 24,9 Свернутая форма 3,9 Кт К К3 4,2 К3 К Кт 13,3 к — к -в к-к — в к-к, — в 6,2 16,5 11ипептидных участков.
Поэтому они, несмотря на стабилизирующие трипептидные взаимодействия, малореальны 1см. табл, 11.27). К самым низкоэнергетическим относятся конформации К-В-К и К-В-В с полусвернутой основной цепью. Они не имеют дополнительной стабилизации; их энергия, как и В-В-В и В-В-К, равна сумме энергетических вкладов соответствующих дипептидных форм. Величины конформационной энергии фрагмента С»СО-Рго-РЬе-Рго-ХНС», Иредсказанные для структур К-В-В, К-В-К, В-В-В и В-В-К на основе Ввергни дипептидных форм, как и можно было ожидать при Иезначительных взаимодействиях между крайними остатками, удовлетворительно совпадают с рассчитанными значениями 17»о . Следовательно, в каином случае при переходе от ди- к трипептиду отсутствует энсргегзнческая дифференциация форм за счет дополнительной стабилизации, Иредпочтительными оказываются конформации, представляющие собой Ипчетания всех низкоэнергетическнх дипептидных форм.
34 У фраГМЕНта С ПОСЛЕдОВатЕЛЬНОСтЬЮ Р)3Е-РГО-РЬЕ, НалрОтИВ, СПЕМИфические трипептидные взаимодействия играют значительную роль И энергии и геометрии конформационных состояний. Напротив, в двух конформациях с формой основной цепи В2-В-В, (17,о,п — щ О) и В,-В-В3 '33ь3,6 — — 0,6 ккал/моль) 1см. табл. Н.28) энергии взаимодействия Между первым и третьим остатками составляют соответственно-4,0 и 211 Таллине Л 29 Распределение кеиформаний трнпеитидиык фрагментоа пе энсргиим Интервал относительной энергии 1/ссп, ккал/моль Фрагмент 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-б эб С*СО-Рве — Рго-Рпс-19НС"* С"СΠ— Рго — Рве-Рго-14НС» 8 8 9 1б 1б 9 9б 4 9 3 2 7 4 7 212 -4,3 ккал/моль, что сопоставимо с суммами энергии дипептидных взаимо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
