Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 63
Текст из файла (страница 63)
В табл. 11.30 для ряда конформационных состояний с различными формами основной цепи уже знакомых нам фрагментов — Азп-Азп- и -Азп-Азр- приведены значения энергетических параметров и величины угла 9. Йетко видеть общность и различие в характере межостаточных вза(йлодействий в зависимости от угла 9. В первых трех конформациях обоих фРагментов с формами шейла е наиболее эффективны взаимодействия х»па Ь,-зз н Ьз-з! и в то же время практически отсутствуют взаимоЖйствия между элементами основных (Ь(-Ьз) и боковых (з! — зз) цепей. В конформациях дипептидов с формами основной цепи типа у', илсеющих 02(щественно иные значения угла 9, межостаточные взаимодействия 2 иобретают альтернативный характер; более эффективными становятся Нтакты основных (Ь,-Ь!) и боковых (а,— зз) цепей между собой, а слабы(яа! — взаимодействия типа Ь,— зз и Ьз — зр В табл.
П.ЗО приведены расчета»(яе данные. А каково взаимное расположение смежных аминокислотных ь Проблема белка, т 3 остатков в реальных ситуациях, в нативных конформациях белков? Сохра няются ли в сложных белковых структурах те же корреляции между смежными остатками, что и а свободных дипептидных фрагментах~ Очевидно, об этом можно судить по значениям угла 8, наблюдаемым а нативных конформациях белков. На рис, 11.32, а приведена зависимость частот встречаемости различных форм основной цепи днпептндных фрагментов (не содержащих остатков О!у) от значений угла 0 в 50 глобулярных белках, трехмерные структуры которых найдены методом рентгеноструктурного анализа с хорошим разрешением (- 2,6 А), На рнс.
П.3, б приведены аналогичные данные для дипептидов, включающих хотя бы один остаток О!у, Кривые на обоих рисунках представляют собой огибающие вершины прямоугольников, ширина каждого из которых равна 20' в шкале 0, а высота — частоте встреч в структурах отобранных белков дипептидных фрагментов определенной формы с углами О, попадающими в соответствующий 20-градусный интервал. Полученное распределение опытных величин (число их > 7000), очевидно, не может вызвать каких-либо сомнений в экспериментальной обоснованности классификации форм основной цепи днпептидных фрагментов на два типа — шейпы !'и е. Формы К-В, К-В и В-1.
составляют шейп У; а формы В-В,  — К и В-1 — шейп е. Редко встречаемые в кристаллических структурах белков формы дипептндных уча. стков Ь-В, 1;В и Ь-1. могут занимать промежуточное положение. Кривые на рис. 11.32 имеют несколько диффузный характер, что отражает, с одной стороны, действительный разброс значений угла 0 в структурах белков, т.е.
конформационную свободу остатков, а с другой — экспериментальные ошибки в определении значений <р и ~Р, которые могут составить 10-!5'. Однако несмотря на большую ширину полос, нельзя ие заметить их дублетную, а в ряде случаев триплетную структуру. Это указывает иа существование у всех форм основной цепи дипептидов двух или трех предпочтительных значений угла О, обеспечивающих наиболее выгодные взаимные ориентации смежных остатков.
Расстояния между максимумами полос распределения всех форм основной цепи равны 40 — 60'. Отмеченный опытный факт об относительной дискретности распределения значений угла 0 целесообразно учитывать в конформацнонном анализе пептидов и белков прн выборе исходных для минимизации энергии структурных вариантов. СУществование четкой коРРелЯции междУ Углами ~г, и <Рьа смежньа остатков делает дипептидный фрагмент наиболее подходящей элементарной основой для классификации форм основной цепи на два типа— шейпы ! и е, единственной характеристикой которых является параметр е (рис.
11.33). У трнпептидных фрагментов, содержащих два перекрывающихся дипептидных участка, формы основной цепи подразделяются яа четыре шейна; )у;уе, е! и ее. В общем случае у фрагмента из л амннокислотных остатков могут реализоваться формы основной цепи 2" ~ Раз личных шейпов. Представленные на рис.!1.34 шейпы трипептнда поэзо. ляют (конечно, сугубо качественным образом) отметить особенности форм пептидного скелета каждого типа в отношении средних взаимодейсгвий Наибольший интерес вызывают новые,трнпептндные взаимодействия 226 у4аа угааа угаа ууаа уааа Ф~ уаа ааа 6 уаа ааа гаа уаа уаа уаа ~ Ъура ~ уга уаа аа аа ба га -уаа-ап-уга-аа-еа-га а аа аа аа уга туаа д =увг'+гв у, прад !32 Распределение форм основной цепи дипептидных фрагментов, не содержащих 1а) ржащих [б) остатки сз1у, по величинам угла О, = Вг, + д, 1 в пятидесяти белках, ерные структуры которых были определены методом рентгеносгруктурного анализа с шепнем<2,0А ~14.
С 120] ев,, ву Ь, вз ,ь, ь, вв У Зх Р и с. П.ЗЗ. Развернутый (е) и свернутый (у) шейлы дипептида Р и с. П.З4. Шейпы основной цепи трипептидв поскольку ситуация на дипептндных участках, рассмотренная выше, осталась практически неизменной. Для некоторых боковых цепей открылась возможность выбора. Например, боковая цепь зз прн формах шейпа,ф'не может одновременно эффективно взаимодействовать с з1 и зз.
В структурах типа ее реальны взаимодействия боковых цепей между собой (з,— зз) и с элементами основной цепи (Ь,-зз и Ь4-з,). Они могут быть эффективными и определять реализацию форм этого типа (например, структуру (3-складчатого листа) при наличии у остатков в первом н третьем положениях достаточно больших и лабильных боковых цепей.
В структурах шейпов еу'иуе актуальными для стабилизации являются взаимодействия Ь4 с з~ в первом случае и Ь, сиз во втором, а шейпа ф'-Ь, с Ь4 и зз. Таким образом, у трипептидного фрагмента, как и у дипептидного, каждый шейп характеризуется специфическими возможностями образовывать средние взаимодействия, реализация которых зависит от конкретной аминокислотной последовательности н конформационных состояний остатков. В табл. 11.31 для четырех оптимальных конформаций фрагмента -С"СО-Авп-Азп — Азр — ХНСо, имеющих формы основной цепи шейпов ее, е~,~е и2), приведены энергетические вклады моно-, ди- и трипептиднык взаимодействий, которые подтверждают сказанное об избирательном характере средних взаимодействий на дипептидном и трипептидном участках.
Сопоставление соответствующих данных табл. И.ЗО и П.31 показывает, что образование дополнительных взаимодействий более высокого ранга, например между первым и третьим остатками, не ослабляет заметным образом средние взаимодействия меньшего ранга (ср., например, конформационные состояния Вп-Вз1 участка -Авп-Азп- и Вм-В4, участ. ка -Азп-Авр- (табл.
Н.ЗО) с конформацией Вм-Вз,-Вз1 трипептид» (табл. 11.31)). В табл. 11.32 отмечены различные типы взаимодействий актуальные у разных форм всех возможных шейпов трнпептидногс фрагмента. Как можно заключить из данных таблицы, взаимодействия в е иудипептидных шейпах и взаимодействия между первым и третьим остат 228 Таблица !!З2 Шейп Дипептидные азанмодейстния цепи Ь4 зз зз зз Ь! Ь4 Ь!-зз Ьгз! згзз форма осноаиой В-В-В В-В-К В-К вЂ” Ь В вЂ” К-К В-К-В В-В-Ь К- — В К-В-К К-К-~. К-К-К К-К-В К- — Ь Идейны„формы асмаапай цепи и межасгатечпые азаимадейстаия трнпептидиега фрагмента Ь! — Ь» Ь! — Ьз Ьз-з! з!-зз Ьз-Ь4 Ьз-з! Трипептиднз!е взаимодействия ками в ее, е/,/е и // трипептидных шейпах имеют альтернативную пря.
роду. Именно это обстоятельство делает чувствительным конформа. ционные возможности пептидов н белков не только к амннокислотному составу, но и к аминокислотной последовательности. Выше рассмотрены в общем виде основные факторы, определяющие выбор пептидом того структурного типа или шейпа, который предо. ставляет наибольшие возможности для реализации средних взаимо.
действий. Обсудим теперь вопрос о том, каким образом происходит выбор формы основной цепи среди вариантов одного шейпа. Конформации с различными, но однотипными формами основной цепи, например В-В-В и  —  — 1. шейна ее или В- — В и В-В-Ь шейпа //", в принципе не обладают друг перед другом преимуществами в отношении средних взаимодействий Так, в дипептиде Азп-Азп (см. табл. 11.30) у свернутых конформаций типа ХВм-Вз~ ((/оа,а = 0) " Вг~-Ьз~ ((/,ащ = 1,6 ккал/моль) энергия межостаточных взаимодействий равна соответственно -5,2 и -5,4 ккал/моль.
Предпочтительность первой конформации полностью обусловлена более низкой энергией (1,9 по сравнению с 3,7 ккал/моль) монопептидных взаимодействий, что является типичным случаем (ср. Вн — Вз~ и 1(п-Ьзб табл. П.30). Основные цепи, включающие остатки в Ь-форме, всегда проигрывают структурам того же шейпа с остатками в В- и В-формах по ближним взаимодействиям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
