Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Быть может, именно высокая чувствительность пространственного строения к внешним условиям при строгой его детерминации (альтернируют структуры только определенных типов) обусловливает поли- функциональность БППз с сохранением в каждом случае высокой специфичности. Конформации одной формы, например, обеспечивают эффективное ингибирование ангиотензинпревращающего фермента, а другой— способствуют усилению и пролонгированию гипотензивного эффекта брадикинина, Конечно, пока это всего лишь предположение. Сравнение конформационных возможностей БППз с его аналогами выявило еще одну особенность пространственного, строения природной молекулы. Глобальная конформация БППз К -В ым-Вп — 1 — К (/е/е) имеет 1 2 3 4 5 более плотно упакованную свернутую форму основной цепи по сравнению с лучшими вариантами синтетического аналога.
Так, энергия межостаточных взаимодействий у БППз составляет — 18,0 ккал/моль, а у ]Рго" ]- БППз — -13,0 ккал/моль. Являясь более компактной по форме и более насыщенной стабилизирующими внутримолекулярными контактами. глобальная структура природного соединения в то же время обладает большими конформационными возможностями в отношении боковых цепей. У молекулы БППз в интервал 0 — 3,0 ккал/моль попадает 19 структурных вариантов формы К вЂ”  — В-1.— К с семью различными конформа.
ционными состояниями боковой цепи 1.узз и пятью Тгр'. У молекулы ]Рго4]-БППз в этом же интервале находятся восемь вариантов формы К- — В-В-К соответственно с тремя и четырьмя состояниями Еузз и Рпез. для БППз характерно равномерное энергетическое распределение конформаций (О; 0,5; 0,6; 1,2; ... 3,0 икал/моль). У (Рго4)-БППз наблюдается заметный разрыв в величинах энергии глобальной и следующих за ней конформаций (О; 2,4; 2,7; ...
2,9 икал/моль). Поскольку минимумы потенциальной поверхности природного пентапептида не разделены высокими барьерами, его боковые цепи могут легко совершать взаимообусловленные конформационные перестройки в соответствии с геометрией активного центра рецептора, не повышая заметно при этом своей энергии и не изменяя форму пептидного остова. Отмеченной особенностью обладают также конформации БППз альтернативной формы — К-К-К- — К (0)"е). Брадикиниипотенцирующий ноиапептид.
Основные этапы конформационного анализа более сложного природного брадикининпотенцирующего ионапептида (БППэ) отражены на рис. 111.2. На каждой скобе одна из цифр обозначает число рассмотренных конформационных вариантов соответствующего фрагмента, а другая (в скобках) — величину относительной энергии в шкале У„н„данного фрагмента той конформации, которая входит в глобальную структуру всей молекулы. Наиболее ннзкоэнергетическая конформация БППэ представляет собой комбинацию самых низко- энергетических состояний составляющих ее фрагментов <О!п' — Рго~, Рго~- Вет и 1!е"- Ргоэ [4, 5]. В общем случае конформационные состояния ионапептида распадаются на 2з=256 шейпов пептидного остова и большое количество форм; при учете конформационной специфики четырех остатков Рго в молекуле число шейпов снижается до 16, а число возможных форм основной цепи — до 100.
Предварительный анализ фрагментов привел к необходимости рассмотреть 202 конформации БППэ, которые относятся всего лишь к трем шейпам, каждый из которых представлен только одной формой основной цепи. Следовательно, изучение конформационных возможностей отдельных участков последовательности БППэ выявило значительную дифференциацию их структурных вариантов по форме и шейпу. Резкая энергетическая дифференциация по конформации обнаружилась только на завершающем этапе расчета нонапептида.
Как видно из табл. 111.3, где приведено распределение конформаций по энергии, наиболее реальнымн у молекулы БПП„являются конформации одной формы; энергия же двух других превышает 8,0 икал/моль. В глобальной конформации БППд стержневым элементом, цементирующим эту компактную структуру, является боковая цепь Агд4, Ее алифатическая часть осуществляет эффективные стабилизирующие взаимодействия с боковыми и основными цепями остатков Тгрз, Рго', Рго", Ргоэ и Пеэ, а полярная гуанидиновая группа образует ионную пару с карбоксильной группой Ргоэ. Общая энергия внутримолекулярных взаимодействий Агдз составляет около -25 ккал(моль.
При столь эффективных и многочисленных контактах в глобальной конформации имеет место полная согласованность всех ближних и средних взаимодействий. Ес форма цепи удовлетворяет в максимальной степени взаимодействиям внутри каждого остатка и на каждом отдельном участке и в то же время оказывается предрасположенной к образованию выгодных контактов между всеми 263 к П!цз Тгрз Ргоз Агйд Ртоз П!пь Пат Ргоа Рпзь Р и с. П!хк Схема конформационного анализа молекулы брадикининпотенцирующего нонапептида (БППв) для каждого фрагмента указано чнсла рассчитанных структурных варнантов м относительная знергна конформацнонного состояния (в скобках, клал/моль), соответствующего геометрия фрагмента а глобальной структуре молекулы < П)из — Азиз — Тгрз — ргол -Агах — рпзь — П!пт — Ппв-рпзь — рго' о Р и с. )И.З.
Схема конформационного анализа молекулы брадикининпотенцирующего декапептида (БППю) Для каждого фрагмента указано число рассчнтанньж структурных вариантов н относнтсльная знергях конформацнонного озщояння (в скобках, клал/моль), соответствующего геомстрнн фрагмента в глобальной структуремолекулы звеньями молекулы. Такой же формой основной цепи обладают еще четыре конформации, энергия которых выше всего на 1-2 ккал/мол!я Они отлнчаются положениями боковых цепей О!п" н Тгрб (уз). Браднкннннпотенцнрующнй деквпептнд. Амннокнслотная последовательность другого природного браднкннннпотенцнрующего декапептнда <01ц'-Азпх-Тур~-Ргоа — Агу~-Рго~-О)пу-11ей-Рго~-Ргою (БППю) отличается от последовательности рассмотренного нонапептнда БППа наличием дополнительного остатка Абпз, что, однако, почти не отражается на потенцнрующей способности этого соединения. Практически одинаковая биологическая активность близких по химическому строению БППр н БППю может свидетельствовать о сходстве пространственной организации и динамических конформацнонных свойств молекул, особенно тех учасгкои которые в наибольшей степени ответственны за специфическое взаимо.
Табл мш П!.3 Энергетическое рвспрелелеине оптимвльнык конфирмаций молекулы БППе !г„оч, клал!моль Форма основной цепи >15 15-10 ~ 10-8 8-6 К вЂ”  — К вЂ”  — В -К - —  — В г з 4 3 4 г з Вг рз 04 кз кб Вз Ва Вз 34ЗЕ 3'Ее усеете е уезд ее 29 3 34 9 !5 !5 50 12 10 !!сна, !и Шейп Форма основной цепи б-4 4-3 3 — 2 2-1 1-0 к'-вг-вз-в -к -к"-в -ва-в Кз Вг Кз В' Кз Кацг Вв Вз уе Гееуее зеелрее Тетерке 10 1 265 йвйствие с рецептором. Это предположение не было, однако, принято во йиимание и рассмотрение структуры БПП,О 16] выполнено без использования данных о пространственной структуре молекулы Б ПП9, полученных в работах [4, 5).
Прн независимом решении конформационных задач для МОна- и декапептида сопоставление окончательных результатов может сяужить эффективной проверкой правильности предсказания пространстМйнного строения обеих молекул, а также способсгвовать более объектив- МОму выявлению связи между их структурой и функцией. Схема расчета молекулы БПП10 основана на последовательном расйиотрении конформацнонных возможностей свободных фрагментов„сойравляющих декапептид !рис. 1П.З). Разбиение последовательностей нонайдекапептида на отдельные участки существенно различается.
Совпа)зоиие имеет место лишь в случае двух наиболее простых фрагментов: 1зао.ч))п-1!е и 1!е — Рго-Рго. Исходные приближения для расчета молекулы ааПП!О были составлены из низкоэнергетических конформаций шейпов йгеее, Дел, уееее и~ееуе гексапептида <13101-Ргое и двух трипептидов Рго"- Ввй и Вез-Рго'О. При отборе вариантов принят "плавающий" нуль отсчета, фо позволило учесть специфику взаимодействий каждого шейпа и °Озможные перспективные благоприятные контакты при включении агмента в структуру всей молекулы декапептида.
Кроме того, появивозможность учесть большинство форм основной цепи с 1.-состоянием атков без значительного увеличения числа рассчитываемых вариантов. Й Все конформации декапептида 1194 варианта) распределяются по „. шейпам. Минимизация энергии БППш была проведена по 28 двугран5йм углам вращения зр, 3!з и т. При этом наблюдалась резкая энергезйческая дифференциация конформаций молекулы по форме и шейпу зьиовной цепи. Высокоэнергетнчными по разным причинам оказались все ~информации 13 нз 16 шейпов.
Лучшие представителишейповуееееееее, Габаицаще Энергетическое рзснрелеленне (47ыщ, ккзл/моль) оитнмзльныз конформзций молекулы БПП1е Иитерввл Ше!7л основной цели 7/е се!/сс уеасс7/сс усе/с77ас 0-1 1 — 2 2-3 3 — 4 4-5 5-6 6-8 8 †!О 10-!5 >15 2 7 7 2 32 4 2 1 16 3 5 7 11 /уеееееее, )ее~еееее,/уе/еееее, имеющих преимущественно растянутую форму пептидного остова, уступают глобальной конформации БППш по энергии более 15,0 ккал/моль.
Это обусловлено отсутствием межостаточных взаимодействий более чем трипептидного порядка. Также не эффективны контакты между остатками в конформациях шейпов/уееее/ее, /еееее/ее, /ее~ее/ее, /ееее~еее, Яеее/еее, Де/ее~ее, 3Уе/е/еее, /ее/е/еее. В некоторых случаях реализация дополнительных взаимодействий сопровождается ухудшением контактов, сложившихся ранее на более коротких участках последовательности. Здесь минимальный проигрыш в энергии составляет 10,0 ккал/моль. Все конформации шейпа феуе/)ее имеют высокую энергию из-за неустранимых при данной форме основной цепи многочисленных наталкиваний противоположных концов молекулы, а также боковых цепей Тгрз н Агдз друг на друга и на остатки Ргоо, Ргоо и Рго'". Распределение конформаций трех оставшихся шейпов по энергии приведено в табл.
П1,4, из которой видно, что в каждом шейпе имеется резкая дифференциация конформаций. Из 194 вариантов, составленных из самых предпочтительных состояний фрагментов, в интервал 0-5,0 ккал/моль попадают всего 2 3 4 5 восемь конформаций. В глобальной конформации В -В„-В32- — В3217- - — 2311-Взз — В -В (/ееее~ее) основная цепь, образуя небольшой изгиб ив ь 7 8 о 1О начальном дипептидном участке, имеет развернутый характер до остатка Ргое. Затем на участке Рго~-Сс!пт — Пе" она изменяет свое направление на 180' и вновь приобретает развернутый вид. При такой форме основной цепи С-концевой фрагмент Рго~-Рго'и оказывается сближенным с центральным участком молекулы Рго4 — Агяз (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
