Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 59
Текст из файла (страница 59)
действий (-5,9 и -5,0 ккал/моль). Решающий вклад в стабилизацию вносят контакты з, с 83 и Ь1 с Ьз. В предпочтительных конформациях трипептида С»СО-РЬе-Рго-РЬе-)ь)НС» реализация дополнительных стабилизирующих взаимодействий осуществляется без значительного ослабления контактов в пределах моно- н днпсптидов и заметного измснсния нх геометрических параметров. Так, у конформации В2 — В-Вз энергия монопептидных взаимодействий составляет 1,3 ккал/моль, дипсптидных — 5,9 ккал/моль, у изолированных же фрагментов В2-В н В-Вз суммирование соответствующих вкладов дает 1,3 и — 6,6 ккал/моль соответственно.
У конформации В1-В-Вз аналогичные составляющие равны 1,4 н -5,0 ккал/моль, а у В,— В и  — Вз -1,2 и — 6,4 ккал/моль. Как и в предыдущих случаях, конформации трнпептида, в которых имеет место максимальная дополнительная стабилизация, представляют собой комбинации наиболее выгодных дипептидных форм (сравните табл. П.26 и П.27 с табл. П.28). Характерно, что не все комбинации таких дипептидных форм оказываются комплементарными, т.е, имеющими пониженную потенциальную энергию. Например, у конформации В2-ККз, образованной из более выгодных по сравнению с Вз-К-К, дипептидных форм, энергия моно- и дипептидных взаимодействий равна 1,7 и — 4,1 ккал/молгп суммирование соответствующих величин свободных фрагментов дает 1,4 и -7,0 ккал/моль.
Энергия трипептидных взаимодействий у В2-К-Кз составляет всего -1,8 ккал/моль. Следовательно, прп сочетании форм В2-К и К-Кз ослабление дипептидных взаимодействий полностью не компенсируется образованием новых контактов; потенциальная энергия трипептида в конформации В2-К-Кз ((/,о,а» = 5,5 ккал/моль) больше суммы энергии свободных фрагментов в формах Вз-К (Соб = О) и К-Кз (Е/ о = 0,3 ккал/моль).
Рассмотренные трипептидные фрагменты представляют собой два крайних случая. В одном из них — С"СО-Рго — РЬе-Рго-ННС» — практически отсутствует взаимодействие между первым и третьим остатками; в другом — С СО-РЬе-Рго-РЬе-Ь)НС», оно весьма эффективно. Однако как в аддитивном, так и в неаддитивном варианте набор предпочтительных конформаций включает только ннзкоэнергетические состояния дипептидов и монопептидов. Таким образом, конформационный анализ агментов с остатками Рго и РЬе привел к тем же заключениям, что и из фрагментов с остатками А1а и РЬе. дипептиды и трнпептиды с остатками аспарагнна и аспарагиновой дделоты.
Для обоснованной формулировки метода априорного расчета и!бильных конформаций олигопептидных молекул, основанного на знании хпиформационных возможностей образующих их фрагментов, представхяется важным рассмотреть также объекты, включающие полярные а!4инокислотные остатки. К тем взаимодействиям, которые формируют пространственное строение пептидов, состоящих из остатков с пздрофобными боковыми цепями, полярные аминокислотные остатки добавляют электростатические взаимодействия н водородные связи, которым традиционно отводится главная роль в стабилизации не только а- спиралей и ])-структур, но и белковых глобул. В этом разделе рассмотрены результаты теоретического конформационного анализа следующих й гментов: С"СО-Азп-Азп-ХНС" и СвСО-Азп-Азр — ХНСв и СвСΠ— Азп-Азр — ХНС», Расчет дипептидов и трипептида [!24] выполнен на основе оптимальйых форм метиламидов Х-ацетил-/.-аспарагина ]125] и /.-аспарагиновой ~аслоты (!!6].
У перечисленных фрагментов исследованы все возможные способы образования водородных связей и оценен их вклад, как и вклады дедалентных н электростатических взаимодействий между соседними полярными остатками в конформационную энергию. Исходные приближения дипептидов формировались из 18 предпочтительных конформаций молекулы Ас-Азп — ХНМе и из девяти — молекулы Ас-Азр — ХНМе. По форме вс]ювной цепи конформации делились на две группы: развернутые ( — В, ф-Р, В-1. и др.) и свернутые (В-В, К-В, В-1. и др.).
В тех случаях, где йпйможно образование водородной связи между звеньями Ь, и Ьз, Ь, и з,, 41и Ьз или з, и зп расчет выполнялся дважды — с учетом и без учета энерзии водородной связи (табл. 11.30). Разброс энергии среди конформаций фЗпептидного фрагмента — Азп-Азп-, представляющих собой все возможйые комбинации К-, В- и (.-форм остатков (за исключением 1;1.), совгавляет -6,5 ккал/моль без учета и -4,5 ккал/моль с учетом водородных связей.
Энергия вариантов с 1.-Ь-формой основной цепи находится в !]]атервале 4,0-9,0 ккал/моль. При аддитивном формировании структур разброс энергии не должен был бы превысить -2,5 ккал/моль. У многих развернутых конформаций В-В фрагмента -Азп-Азп- воз!можно образование водородной связи между атомами кислорода основной 1]Епи Ьз и водорода амидной группы зь Особенно благоприятные условия 1]дя этого имеются у конформаций с эффективными дисперсионными и Фяектростатическими взаимодействиями Ьз с з, ()(,, у з — 60', 90' и 180', з90'). Там, где они невелики, образование водородной связи неэффекхивно, Таким образом, водородные связи дополнительно стабилизируют наиболее выгодные по невалентным и электростатическим взаимодейстдиям конформации и не вносят существенных изменений в расположение донформаций в порядке энергетической стабильности.
Развернутая форма основной цепи  — В отличается от В-В только ЯапРавленностью ДиполЯ звена Ьз, взаимное Расположение боковых цепей ДРУГ относительно дРУга н по отношению к Ь, и Ьз остаетсЯ пРежним. Таблица П 30 Энергия внутри- и меместаточиых взаимодействий конфирмаций разлнчимх форм основной цепи юейпов с иу дипелтидямх фрагмеятов вил!+О,, град ггьь ° ккал/моль Энергия взаимодейсгаил на участках, ккал/моль Шейл* Форма основной пепи Моно- Ьз-'! Ь,-Ь Ь1-ьг Ь1-31 зг'г С "СО-Аьп — А за-Х И С» е Вм-Вм 1,3 Вг3 — вз! 0,6 В11 1-зг 0,7 -0,5 О,4 -Азр-ИИС" 25 1,1 0,6 39 0 0 29 1,1 0,8 * Шсйп с означает развернутую форму днпептнда, а 3 - свернутую. в„-д, К„-ВЗ! В21 1 31 031 031 023 К11 Взг "31 В23 й11 Вгз В11 В11 — Вгг 0 0,2 1,6 2,5 0,7 2,5 0 0 1,5 — !3 37 16 -118 -122 165 -177 177 -149 1,0 0,2 0,4 0,5 0,3 1,6 0,8 0,8 0.3 1,0 1,2 2,0 1,4 0,8 2,1 0,1 0,3 0,2 02 -0,3 О,З -1,5 -0,8 -1,5 -0,2 -0,3 -о,з — 0,4 О,5 -О,б -1,9 — 1,1 -2,3 -1,9 0 -1,8 -0,7 -О,б -0,3 -1,7 -1,9 — 1,8 -0,3 -0,1 -О,! 0 -2,2 0 -0,1 -0,1 -О,! -0,2 -0,3 -0,2 — 2,9 -3,0 -З,З -0,4 0 -0,3 — 2,9 -2,9 1,4 гздэтому для конформаций с формой основной цепи  — К характерны те ь, что и для В-В, типы стабилизирующих взаимодействий при одийхковых комбинациях углов уь тз боковых цепей з, и зь Стабилизация за л,"ет водородной связи у  — К в целом выражена слабее, чем у  — В Вконформациях с формой К вЂ” 1.
реализация взаимодействий Ь,-зз и з~-Ьз исходит иначе, чем в предшествчющих вариантах. Взаимодействие з имеет место при значении угла у ~ — — -60' для всех ротамеров по углу первого остатка. Поэтому при К вЂ” 1.-форме основной цепи возможна повременная стабилизация за счет взаимодействий Ь, с з~ и з, с Ьз, что иводит к понижению энергии на -3,5 ккал/моль, В некоторых конфорциях К вЂ” 1. образуются сразу две водородные связи между кислородом ехидной группы з, и водородом основной цепи Ьз, а также водородом з, и йарбонильным кислородом Ьь Вследствие значительной дисперсионной и Йектростатической стабилизации энергия К вЂ” 1. становится сравнимой с зйергией некоторых форм типа В-В и В-К, несмотря на проигрыш по ~~онопептидным взаимодействиям (-1,5 ккал/моль). В развернутых фор11вх основной цепи 1;В и ).-К дополнительная стабилизация и образование йЬдородной связи имеют место только между группами Ь| и зз.
Из-за буйнее благоприятных монопептидных взаимодействий и слабых стабилизиу)ующих контактов на днпептидном участке зти формы обладают высокой зйергией. " Сопоставим характеристики развернутых форм дипептида -Азп-Азп— эрезультатами расчета конформационных возможностей рассмотренного выше дипептида -РЬе — РЬе — (см, табл. И.!8 и 11.30). Это представляет ° итерес, поскольку атом Ст боковой цепи как аспарагина, так н фенилалаяина находится в гибридизации зрз и также имеет плоскую структуру. ь)равнение обнаруживает значительную близость обоих пептидов в отно- 1 Йенни характера стабилизирующих взаимодействий и значений углов т, з 1зарвого остатка и у, второго, при которых эти взаимодействия осуществляются.
У дипептида — РЬе — РЬе- из-за большего размера аромати'Вского кольца стабилизирующие взаимодействия эффективнее, чем у „Аап-Азп-. )ДН « ., Для всех низкоэнергетических вариантов фрагмента СчСΠ— Азп — АзпС» со свернутыми формами основной цепи актуальны взаимодействия о яз с зз и Ь, с Ьз. Стабилизация з,— зз отсутствует только при )1, — — 60 и — 180', когда боковые цепи направлены друг от друга.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
