Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 74
Текст из файла (страница 74)
П1.4). Энергия взаимодействия между ними составляет — 14,6 ккал/моль. Матрица межостаточных контактов делится на две субматрицы, отражающие локализацию взаимодействий внутри фрагментов <б!и1-Азиз-Тгрз-Рго4-Агяз — и!НСо и СОСОАгд~ — Ргое — С!1п~-1!еа — Рго~ — Рго!о. Контакты, объединяющие обе части молекулы а единую структуру, осуществляются остатком Агдз и отчасти Ргс' УегУеУУее УУеееУУгг р и с. !!!.4. Шейлы пептнлного скелета предпочтительных конформаций молекулы браликининпотенцируюгцего де капепгнаа (Б БП ю] Боковая цепь Агй! в глобальной конформации оказывается одновременно сближенной с обоими концами пептидной цепи.
Она образует своей гуанидиновой группой эффективную ионную пару с группой СОО остатка Рго'о ( — 5,1 ккал/моль). Энергия стабилизирующих взаимодействий гидрофобной части боковой цепи Аг8а с предшествующими остатками равна -2,4 ккал/моль, а с последующими — — 8,4 ккал/моль. Элементом, стабилизирующим фрагмент <О!ц! — Азиз — Тгрз-рго4-Аг8У-ХНС», является Тгр', который осуществляет контакты со всеми остатками, входящими во фрагмент ( — 5,1 ккал/моль). На втором участке С'СО-Агй~-Ргоа — О!пг-11еа-Ргоз-Рго!о-СОО- такую роль выполняет остаток Рточ, стабилизирующий эффект которого весьма значителен (-10,2 ккал/моль). Малоэффективны взаимодействия остатков О!пт и!!еа, их боковые цепи обращены в сторону растворителя.
Фрагменты, как видно из рис. Н1.3, входят в глобальную конформацию в оптимальных формах, попадающих в интервал 0- 5,0 ккал/моль, сохраняя основные присущие им стабилизирующие взаимодействия, Это, как и у БПП„, подтверждает принцип согласованности ближних н средних взаимодействий в пептидной цепи. Шейлы глобальной и СЛЕдуЮщИХ За Нсй ПО ВЕЛИЧИНЕ (/обю дВуХ друГИХ КОНфОРМацнй (1,8 Н 4,4 ккал/моль) (см. табл. 1И.4) имеют между собой много общего. Различия предпочтительных структур разных типов касаются только двух остатков; У конформации с (/,б = 1,8 ккал/моль остаток Ргое, а у конформации с (/общ = 4,4 ккал/моль остаток Азиз имеют не В-форму, как у глобального варианта, а К. Три низкоэнергетические конформации Б|1Пш, по существу, демонстрируют разные способы плотной упаковки одних и тех же элементов пространственной структуры молекулы.
Сравним результаты теоретического конформационного анализа нона- и декабрадикининпотенцирующих пептидов. Независимое рассмотрение МолекУл БППч и БППш пРиводит к заключению о близости их пРедпочтительных структур (табл. 111.5). В обоих случаях имеет место совпадение ве только шейпов, но и форм основных цепей, а во многих случаях Ориентаций боковых цепей на октапептндных участках (соответственно Тгрз-Рго" и Тгрз — Ргош).
Положение боковой цепи Тгрз при у! — 60' и )(а - -90' у глобальной конформации нонапептида является наилучшим в Отношении взаимодействий с боковой цепью Аг84. Однако у декапептида 267 Таблица Ш.5 Предпочтнтельные кенформацвя брадикняннпотеицпруюогнх декапептнда я вопапептада бзпг- Ве"- Ртол — Реою О,е ь ххлл/моль <б!пэ- Азпг- Тгрз- Рто4- Агйэ- Р1ОЕ Шейп В— 4 к — в„- г Вэз- л Вээ— 2 В4 к'- в,',— Вээ- в 1,8 в',— Взз- л к— 8,! ТееееТУее Т-еееэуее /ееуефее Т-елее Вц— 1 В12— 3 3 Вэг— 5 В3232 5 Взгю 5 в„„- 5 В1юг- Кзц 7 К311- 7 К321- "зп Вз- Ви Вг в10 В" — В"' Вг- ви! вз за удлинения цепи с )Ч-конца изменяется состояние остатка Тгрз (у,— -60', уз - -90'), что позволяет ему сохранить большую часть благоприятных контактов, существующих у БППз. У второй пары сопоставляемых конформаций структура БППш с энергией 1,8 ккал/моль имеет более эффективные взаимодействия Тгрз с <О1п' и с Азиз, чем структура БППэ с энергией 8,1 ккал/моль.
Молекулы нона- и декапептида с (В-В-В)-формой основной цепи участков Тгрз-Ргод — Аг8з (нумерация соответствует БППю) лишены возможности образовывать близкие контакты между остатками Тгрз и Аг8з при всех допустимых ориентациях боковых цепей. Из-за разною характера взаимодействий остатков на М-концевых участках молекул наблюдается большое различие в энергии у двух ближайших конформаций БППэ (8„1 ккал/моль) и малое различие у БППш (1,8 ккал/моль).
Глава 9 КОНФОРМАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ МОЛЕКУЛЫ АНГИОТЕНЗИНА 11 Ангиотензин П вЂ” октапептндный тканевый гормон, входит в качестве центрального действующего элемента в ферментную ренин-ангиотензиновую систему, в которой осуществляется его биогенез и распад. Ангиотензин П вЂ” самый мощный из известных прессорных агентов в системе кровоЬбращення. Он стимулирует сужение периферических артериол по всему организму и тем самым повышение артериального давления. Помимо этого ангнотензин 11 активизирует секрецию ряда гормонов (главным образом альдостерона), влияет на работу сердца, печени, центрального и периферического отделов нервной системы, а также вызывает ряд других откликов в организме млекопитающих.
Его биохимический предшественник — ангиотензин 1, образуется, согласно приведенной ниже схеме, из глобулярного белка крови ангиотензиногена при действии протеолитического фермента ренина. Почти все ткани обладают пептидазной активностью, быстро разрушающей ангнотензнн 11. Один нз путей деградации ангиотензиногена 11 представлен на схеме.
Из плазмы крови млекопитающих выделены две Разновидности гормона. Одна из них приведена на схеме. Другая отличается от нее остатком 1!е в положении 5. Химический синтез ангиотензина П в 1961 г. [7) положил начало изучению его биологических свойств. С помощью многочисленных синтетических аналогов гормона удалось выяснить, что природный пептид взаимодействует с рядом рецепторов, расположенных в различных тканях организма млекопитающих, и обладает широким спектром биологического Действия. Опубликовано много работ, посвященных исследованию пространственного строения ангиотензина П в растворе.
В них использован практически весь арсенал существующих физико-химических методов: 269 Ангиотензиноген Ахр ~-Агй~-Ча!з-Туг4-Ча!з-Н !зь-Ргот-Рпеа-Н!зч-1.еп'а-~евм Ренин Ангиотензин 1 Азр'-Агйз-Ча!з-Туг4 — Ча!з-Н!за-Ргот-Р]зеа-Н!зз-Еев'а Кнназа П Ангиотензин и Аар' — Агй~-Ча!з-Туг~-Ча!~ — Нна-Ргоз-Рйе" Амннопептндаза Ангиотензин Ш Агйз-Ча!з-Туг4-Ча!з-Н !зь-Рго~-Рпе" тонкопленочный дналнз [8], тнтрованне ноногенных групп [9], водородный обмен [!О], все виды оптической н резонансной молекулярной спектроскопнн [11-14] н ряд других.
Результаты исследований н нх интерпретация противоречивы. Разными авторами было предложено большое число существенно отличающихся друг от друга структур ангнотензнна 11 [15- 19]. Каждая нз ннх касается исключительно основной цепи молекулы н удовлетворяет лишь ограниченному кругу экспернментальных данных (см. ниже), Положение боковых цепей амннокнслотных остатков, составляющнх большую часть молекулы [по числу атомов — 2/3) н формирующнх ее конформацнонное состояние, прн обсуждении структуры гормона вообще не рассматрнвается [20-27]. Основная причина малой эффективности физико-химических методов исследования пространственного строення ангнотензнна Н, как н других олнгопептндов, связана с тем, что для изучения структурно-функцнональной организации этнх соединений недостаточно знания лишь самой выгодной по энергнн конформации в случае белков, нлн представления о среднестатистическом конформацнонном состоянии молекулы в случае сннтетнческнх пептидов «28, 29].
Здесь требуется количественная оценка геометрических параметров ряда структур,нх конформацнонных возможностей н вероятности реализации в различных условиях. Получение такой информации, как правило, находится за пределами чувствительности я интерпретационных возможностей физико-химических методов. Более того, нз-за сложности соединений н недостаточной разработанности фнзнческнх основ соответствующих явлений редко когда хотя бы один нз методов позволяет однозначно н достаточно полно описать даже одно. домнннрующее в растворе конформацнонное состояние пептнда, используя лишь результаты собственных измерений.
270 К решению этих задач привлечен полуэмпирический метод конформа„ионного анализа. Однако и здесь полученные результаты весьма скромны, Из сопоставления имеющихся в литературе многочисленных расчетных данных о конформационных возможностях ангиотензина 11 следует, что предложенные для гормона наборы низкоэнергетических структур существенно отличаются друг от друга. Именно данное обстоятельство побудило предпринять собственное исследование структурной организации молекулы этого соединения.
К обсуждению опубликованных работ по теоретическому конформационному анализу октапептидного гормона мы вернемся в заключительной части главы. Структурная организация молекулы ангиотензина Н исследована на основе конформационной теории (см. гл. 2) и соответствующего расчетного метода (см. гл. 7) в предположении жесткой валентной схемы, представленной на рис.
111.5. Конформационные возможности октапептидного гормона определяются 41 значением двугранных углов вращения вокруг связей основной цепи (ль у, ш) и боковых цепей (;(ь )(ь ...). Использованные в расчете потенциальные функции и полуэмпирические параметры для оценки невалентных, электростатических, торсионных взаимодействий и водородных связей указаны в работах [30, 311. В расчете и прн изложении результатов использована естественная классификация пептидных структур по трем уровням проегранственной организации; конформации, форме и шейпу основной цепи (см.
гл. 7). Конформационный анализ октапептидного гормона был разбит на три этапа (рис. 111.6). Первый включал в себя независимый расчет пяти перекрывающихся по трем аминокислотным остаткам тетрапептидных фрагментов (а-8). Второй этап заключался в расчете гексапептндного фрагмента Азр'-Н!з», а третий — в расчете всей молекулы ангиотензина 11. Подробно результаты расчета рассмотрены в работе Т.В. Гогитидзе и автора данной монографии (321.
Здесь дано описание лишь заключительного этапа. Низкоэнергетические конформационные состояния Х-концевого гексапептидного участка и тетрапептидных фрагментов д и 8 составили 55 ясходных структурных вариантов гормона. После минимизации энергии в интервал 0-8,0 ккал/моль попали 14 конформацнй, представленных в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
