Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Особенно знаельна величина энергии взаимодействия з, с зз ( — 3,0 ккал/моль) в свернутой конформации дипептида К„-К„, в которой плоскости амидных йРупп з~ и зз располагаются параллельно друг другу на расстоянии ван-дер- )1)аальсовых контактов. Среди структур, не содержащих водородных йвязей, эта конформация является глобальной. :,, При свернутой форме основной цепи вероятность реализации водородРмх связей значительно меньше, чем в случае развернутой формы.
Конформации К-В, как всегда, мало отличаются от К-К по геометричем характеристикам и энергетическому распределению. Взаимодейстгрупп Ь| и Ь, в К вЂ” В и К вЂ” К несколько ослаблены вследствие электро- 215 статического отталкивания между основной цепью и боковыми радика. лами. В свернутой форме В-1., как и в К-К и К-В, возможна хороша„ 1 з стабилизация з~ с зз при всех значениях углов у~ и у ь кроме — 60' и 180' В большинстве случаев при сближенности боковых цепей появляется вероятность образования водородных связей. Здесь также остается сира.
ведливым заключение о том, что реализация водородных связей осу. ществляется в конформациях с хорошими стабилизирующими взаимо. действиями, Состояние 1, несмотря на его более высокую энергию по сравнению с другими локальными формами аспарагина, в дипептиде -Азп — Азп — весьма вероятно, что объясняется наличием существенных стабилизирующих взаимодействий, не уступающих, а в ряде случаев пре. восходящих дополнительную стабилизацию в ннзкоэнергетических формах К-К и К-В.
Извсстно, что остаток аспарагина по сравнению с другими остатками чаще встречается в трехмерных структурах белков в состоя. нии Ь. Отметим также, что в свернутых формах Р.— К, К вЂ” В и  — 1. боковые цепи остатков Азп не образуют водородных связей с остовом фрагмента, т.е, взаимодействия типа Ь,— з, на дипептидном участке не создают дополнительную стабилизацию 1)-изгибов пептидной цепи. При расчете фрагмента — Азп — Азп — выяснилось, что в развернутых и свернутых формах дипептида образование водородных связей в пределах одного остатка, обнаруженных у метиламида Х-ацетил-1.-аспарагина 1125), приводит к дестабилизации взаимодействий Ь| с зь Ьз с зь з~ с зз и в целом не дает понижения конформационной энергии. Конформационный анализ второго дипептцдного фрагмента СвСО-АзпАзр-ХНС" выполнен при ионизированном состоянии боковой цепи остатка аспарагиновой кислоты. Расчет показал, что у этого дипептида при свернутых, и развернутых формах основной цепи водородные связи образоваться не могут.
Между Ьз и з, они не возникают из-за значительных дестабилизирующих монопептидных взаимодействий в остатке Азр при необходимых для их образования значениях углов вращения. Водородная связь между Ь~ и зь в образовании которой у -Азп-Азп принимает участие Ь(Нз-группа боковой цепи второго остатка, в случае -Азп-Азр- также невозможна. Нереально и возникновение водородной связи между з~ и зз из-за значительного электростатического отталкивания атомов кислорода. Наблюдаемая аналогия в распределении конформаций по энергии — Азп-Азр- (как -Азп-Азп-) и -РЬе-РЬе- указывает на то, что электростатические взаимодействия и водородные связи не вносят существенных изменений в величины относительных энергий.
Таким образом, стереохимическая природа боковой цепи (общим для аспарагина, аспарагиновой кислоты и фенилаланина является плоское расположение валентных связей атома Сг) определяет характер невалентных взаимодействий и специфику конформационного распределения. Стабилизирующие невалентные взаимодействия между соседними остатками уже приводят к заметной дифференциации конформаций дипептидных фрагментов, существенно не нарушаемой учетом электростатических взаимодействий и образованием водородных связей. Это может служить определяющим фактором при расчете более сложных пептидов.
2!б й 1(онформационный анализ трипептидного фрагмента С О вЂ” Азп-Азп— авр-ХНС дает возможность рассмотреть состояние центрального остатка депарагина при одновременном воздействии на него с обеих сторон детатков аспарагина и аспарагиновой кислоты и, имея результаты анализа ,оответствующих дипептндов, оценить конформационную специфику фрагмента и роль взаимодействий между непосредственно нс связанными концевыми остатками. Выбор нулевых приближений трипептида, как и ранее, произведен на основе монопептидных форм Ас — Азп-ХНМе и ~с-Азр — ХНМе, т.е.
независимо от результатов расчета дипептидов. Для форм основной цепи последовательности — Азп-Азп-Азр- с К- и В-формами встатков рассчитан весь набор конформаций. С (.-формой рассмотрены все варианты, в которых один из остатков Аап имеет эту форму. Энергия 1224 составленных таким образом структурных вариантов была промининизирована при вариации 12 переменных двугранных углов основной и боковых цепей. Полученные величины (/,а„распределились в интервале й 12,0 ккал/моль. В расчете учтена возможность образования водородных «вязей между звеньями Ьх и зь Ь, и з,, Ьа н Ьп з, н з,, Расчет показал, что й11ет водородных связей не вносит заметных изменений в распределение ййиболее выгодных конформаций по энергии.
о Для низкоэнергетическнх вариантов с развернутыми формами трипепЙда В-В-В и В-В-К характерно наличие дополнительного взаимодействия между боковыми цепями з, и аз, которое достигает 2,5 ккал/моль (табл. 11.31). Это взаимодействие осуществляется без диачительного ослабления контактов в пределах моно- и дипсптидных йявстков. Так, у конформации Вы-Вз,— Вз, энергия монопептидных Ф дипептидиых взаимодействий составляет соответственно 2,3 и $в,7 ккал/моль; суммирование энергий изолированных фрагментов Вш-Вз, Й Вз~-Вз, дает 2,3 и -6,5 ккал/моль. Стабилизация за счет новых триявптидных взаимодействий (-2,0 ккал/моль) вдвое превышает повышение зй(ергии дипептидных взаимодействий.
Но так бывает не всегда. Наимер, в конформации „— „— Вз, монопептидные и дипептидные взаидействия равны 0,7 и -3,7 ккал/моль. Суммирование же соответстющих величин трех свободных монопептидов и двух дипептидов ьАап — Азп — и -Азп-Азр- дает 0,6 и — 4,8 ккал/моль. Энергия дополнительных трипептидных взаимодействий составляет всего -0,5 ккал/моль.
Следовательно, ухудшение дипептпдных взаимодействий не компенси- ~)уется образованием новых контактов. В целом развернутые формы для трипептидной последовательности йАап-Азп — Азр- нереальны, так как относительная энергия даже самых й едпочтительных вариантов этой группы составляет -3,0 ккал/моль. помним, что в трипептндах с ароматическими остатками формы В-В-В ф В- — К, напротив, они самые выгодные из-за эффективных контактов па з,— Ь, на днпептидных участках и существенной трипептидной стализации (см, табл, 11.25 и Н,28).
Водородные связи между первым и етьим остатками в таких формах образуются как раз в тех конрмациях, в которых сильны взаимодействия з, с ан Однако дополельная стабилизация за этот счет не превышает — 0,5 ккал/моль, т,е. 7»блина лз! Энергия ангтрн- н межоетаточиых азанмодейетоий попо»орые иопформапий розничны» шейнин пептидного »делеза фрагменте С'СО-Аап-Азп-Азр-!ЧИС" в„-вл-вп в„-к„-к, Кзз-Взз-Кз! к„— к„— кп 2,8 0,6 з,! 0,6 0,2 2,0 0,8 0,2 0.4 0,8 03 0 2 3,4 03 ОД 0,8 0,4 0 4 0 0,5 0,7 0,1 0,7 0 5 ее ет" 7"е уу 2!8 роль водородных связей здесь невелика.
В полусвернутых формах фрагмента -Азп-Азп-Азр- новыми по сравнению с дипсптидными фрагментами являются взаимодействия между звеном Ь, и крайней боковой цепьзс (в форме К- —  — -2,5 ккал/моль) и Ь» с з, (в форме  — К-К вЂ” -2,0 ккал/моль). Несмотря на сближенность звеньев Ь4 и 8,, в В-К-К эффективная водородная связь образуется только в двух случаях (см табл. П.31). Среди свернутых конформаций трипептидного фрагмента наиболее предпочтительные имеют формы К-К-К и К-К-В; 40 из них попадают в интервал 0-3,0 ккал/моль (в 17 энергия <2,0 ккал/моль).
Это происходит вследствие более суп!ественной стабилизации структур нз уровне как моно- и дипептидных, так и трипептидных взаимодействий. Для них характерны контакты Ь, с Ь„(- — 1,3 ккал/моль) н Ь, с зз (- -2,0 ккал/моль). Дифференциация конформаций со свернутыми формамя по энергии обозначена наиболее резко: энергетический разброс достигает 8,0 ккал/моль (Кз,-Кзз-кз!). Образование а-спиральной водородной связи (5 о 1) между крайними группами СО и ХН малореально, так как из 108 конформеров с формой К-К-К благоприятная ориентация этих групп у свободного фрагмента С СО-Азп-Азп-Азр — ХНСо имеет место лишь в единичных случаях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
