Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 75
Текст из файла (страница 75)
111.6. Первые четыре структуры с (/„а = 0-4,0 ккал/моль составляют группу А. Для них характерна жесткая нуклеация типа /е/'центрального участка молекулы прн относительной подвижности Х- и С-концевых дипептидных фрагментов. На рис. П1.7 показаны шейпы пептидных скелетов этих структур и пути их взаимной конверсии. Все изменения конформационных состояний основной цели ангиотензина в пределах группы А осуществляются через вращения вокруг связи Се-С' остатка Агйз или Рго», точнее, через ннзкоэнергетические переходы К е» В путем изменения соответствующего угла»у на 180'.
Следующие шесть конформацнй с относительно невысокой энергией (У„а„, = 3,5-7,0 ккал/моль), объединенные в группу В, также имеют жесткую структуру центрального участка Ча1з-Н(з". Она принадлежит шейпу атее и отличается от структуры этого участка в предшествующих конформациях состоянием лишь одного остатка (Ча!»). Переход между представителями групп А и В низкоэнергетичен и сводится к изменению двугранного угла»у» (рис. Ш.8). При этом боковая 271 ~и / Н М / / / Ъ С вЂ” С вЂ” !ь! !ь! С вЂ” С вЂ” С,,С— С:=С х! С=С, С' С=С х' Н~!+ !! Р~«Кх' ! ~~ «ту ч' ! ~~ «! «ах' ! С' !) е «3ху Н ~ ~ а ~гС~; д1!~'С~~'ул .~1~'~у а л~~1~ф ~ Сч~ еу'Р! ~«Х « ~гС,ф Д~г' 'уьотс'Р!' «~ л"С ф 0 ! ! 1 1 1 ! А« — - ьг 7«г~~ ! н Р Р н с.
!!!.5. Расчетная модель молекулы ангнотензнна П Аяр! — Агд~ — Ча!з — туг4 — Ча1~ — Н(аб — Ргоу — Р!зе г1 Р н с. !!!ла Схема конформаиионного анализа молекулы ангиогензнна и цепь остатка НВе удаляется от бензольного кольца боковой цепи остатка Тут~, что приводит к небольшой (- 1,0 ккал/моль) дестабилизации конформацнй группы В относительно А. Шейпы шести ннзкознергетическнх конформацнй группы В и пути перехода их друг в друга показаны на рис. П!.9.
Лучшие конформации групп С, 1), Е, и заметно уступают по энергии конформациям групп А и В. Они менее компактны и проигрывают прежде всего по энергии невалентных взаимодействий. Следующие представители этих групп имеют энергию, превышающую 10 ккал/моль. Итак, спектр энергетического распределения оптимальных конформаций ангиотензина П состоит из нескольких основных уровней (А, В, С,,), определяемых конформационными состояниями центрального фрагмента Чар — Н)а", и небольшого числа подуровней, различающихся конформационными состояниями лабнльных 1ч- и С-концевых дипептидов; первый может принимать пространственные формы всех возможных типов (ее, е~,~е,))г), а второй — только двух (ее, еД. Распределение конформаций в каждом семействе по энергии в наибольшей мере зависит от числа и эффективности стабилизирующих контактов между осгатками лабильных и жестких фрагментов.
Из сопоставления представленных в табл. П1.6 энергетических вкладов от ван-дер-ваальсовых, электростатических и торсионных взаимодействий в низкознергетические конформации молекулы ангиотензина следует, что решающее значение в стабилизации пространственной структуры имеют ван-дер-ваальсовы, точнее дисперсионные взаимодействия или, иными словами, плотность упаковки аминокислотной последовательности. Между величинами (г'„о,л и (г'„„четкой корреляции нет, хотя тенденции в их л изменении аналогичны. КонфоРмации А в сРеднем компактнее В (Ум, = в м-38,6, а (! „„= — 36,4 икал/моль) и тем более С, 1).
Более детальное представление о факторах, стабилизирующих конформации семейств А и В, дают треугольные матрицы энергии межосгаточных взаимодействий (табл. 1П.7, П1.8). Их можно разделить на две субматрицы — константную, 273 Таблнзза!П б Относительная энергия ((7 ~щ) и энергетические вклады ван-дер-вааяьсовых ((гкн), электростатические ((г, ) и торсионным ((з,чм) взаимодействий (ккаа)моль) предпочтнтельнык оптнмальньп конформаций молекулы внгнотензвиа И Ваеш им, (гы Конформвция Группа Номер кон- формации Шейп 0 — 38.4 — 3,5 4,2 0,9 -41,4 -0,9 5,5 3,5 — 38,0 — 1,4 5,2 4,0 -36,7 — О,З 3,1 // /е/ // ее ее ее /е /ее ее ее е/ /е е/ е/ ее 7,5 -33,2 0,2 2,8 7,8 — 33,7 0,7 3,2 Я' — -е/е ее /Г еее — — ее Кззйзм,В22202!2В222В,!ВВм КгзВ!222КгггйзггйгггВззККм ВгзйгзггВ!22Кз!2К222Вз!ККзг 7,8 -32,0 -0,3 /е — ) — е/ 8,0 -35.9 2,4 3,8 е/ — ен — е/ КгзВымКгмВгмК!22Вз!КК!з К2ЗКЗ222К2228222К!22032ККз! КгзйзгггйгггВыйзггВззВВз~ КгзВзмгйзыВгмйгыВВВВз! КгзКзгггйгггВгзгВ222В, зВВВ ВВВыггйгггВгыВмгВ!!ВВВ Кг!В!222КгггВг!2ВгггВОВВз, ВггВггггйгггВг 2В222Вз!ККз! Кгзй!222К222В2!2В222ВОКК!! ВОКгмгйгмВгпВгггВ,!ВВВ КгзйзгггВзггйззгВгггВОВВз! 3,5 — 38,4 0,9 3,2 37 — 367 03 3,! 4,4 -36,8 0,5 3,0 4,6 — 36,3 — 1,1 4,3 6,0 — 36,0 0,1 4,1 7,0 — 34,! 0,8 2,6 А4 р и с.
П!Л. Шейлы и пути взаимных переходов ннзкоознергетических конформаций группы А молекулы анззготензина П Р и с. П1.8. Взаимный переход конформации групп А н В молекулы ангнотензина П отвечающую конформационно-жесткой нуклеации центрального тетрапептидного фрагмента (в таблицах она выделена), и вариабельную, зависящую от ориентаций лабильных Х- и С-концевых дипептидных участков.
Геометрия и энергия фрагмента Ча1з — НЬа практически постоянны в конформациях каждой группы. В семействе А энергия стабилизации равна --12,0 ккал/моль, а в  — — — 10,0 ккал/моль. Изменение прн переходе от структуры фрагмента/е/'(А) к/ее (В) обусловлено ослаблением взаимодействий между остатками НВа, с одной стороны, и Ча!з, Ту!4 — с другой, Различия в энергии конформаций в пределах каждой группы определяются состояниями концевых дипептидов и их расположением относительно центрального тетрапептида.
Самая выгодная по энергии конформацня А имеет вытянутую зигзагообразную форму (см. рис. П!.7); расстояние между концевыми атомами Х и С составляет 15,1 зт. Наибольший вклад в стабилизацию А, вносит остаток Ага!. Энергия его взаимодействий с Другими остатками молекулы равна -25,5 ккал/моль (см. табл. П1.7). Боковая цепь аргинина образует две водородные связи с карбоксильной группой Азр' и карбонильной группой Ча!з.
Боковая цепь Азр' ориентирована в среду и электростатически взаимодействует лишь с положительно заряженной гуанидиновой группой Ага!, энергия ее взаимодействия с остальной частью молекулы составляет всего 0,8 ккал/моль, и она К тому же имеет дестабилизирующий характер. Конформации Аз с Л(/ = =0,9 ккал/моль отличается от конформации А состояниями основной и вв ° в в вв,вф В~ в в в в В, в 11" 11' Я, Р и с. Шхк Шейлы и пути взаимных переходов низкоэнергетнческих конформаций группы В молекулы ангиотеизина и 276 боковой цепи Агяз.
Изменение двугранного угла грз этого остатка сближает концевые атомы М и С' до 6,1 А и ведет к переориентации боковой цепи Агяз. В конформации Аз она ориентирована в сторону от молекулы н лишь слабо взаимодействует с другими остатками, за исключением остатка Аар' (соответственно — 4,5 и — 5,1 ккал/моль) (см. табл, П1.7).
Остаток Азр', напротив, обретает многочисленные стабилизирующие контакты, суммарный эффект которых составляет -15,5 икал/моль. В частности, две его группы МН образуют водородные связи с группами СО остатков Туге н НЬв. Конформация Аз имеет самую низкую энергию невалентных взаимодействий (У„, = — 41,4 ккал/моль) (см.
табл. 1П.б) и, следовательно, наиболее компактна. Однако она менее предпочтительна, чем А, и некоторые другие конформации, по энергии электростатических взаимодействий. Это обстоятельство делает поведение структур Аг и Аз альтернативным по отношению к природе окружения. Как известно, переход от полярной среды к неполярной сопровождается усилением водородных связей и электростатических взаимодействий. Поэтому конформационное равновесие ангиотензина П А, е» Аз в сильно полярной среде будет смещено в сторону структуры А со свободной боковой цепью Агяз, а в неполярной— в сторону структуры А, со свободной боковой цепью Азр'.
Группа В представлена шестью конформациями, энергия которых не Таблице Ш.7 Совменгениые тре)сольные матрицы звергий внутри- н межостаточных взаимодействий валевтво-весвязаввыя атомов (ккал/моль) в коиформвцняя А! н Аг (нервная и маквяя строка соответственно) Агр' Агв! Ча)1 Тугл Ча)1 Нве Ргог Рьса Аар' -1 1,5 -0,2 0.2 О,! -5,1 -О, — 3,3 -0,4 0,4 -1,7 -2,7 -3,2 -0,4 -0 9 -1,1 -0,1 О,! -1,В 0,1 — 2,4 -1,2 -0 4 0 0,6 -2,3 -1,2 -2,3 -2,9 -О,! -1,9 0 -0! 0 -01 а,4 -ОД -0,3 -0,9 -0,9 -0,1 -0,5 -0,1 -2,5 -4,9 -3,В -5,2 0,1 — 1,7 0,2 — 2,4 1,4 1,7 Ча!' нн П р и м е ч а н н е.
Полужирной линией обведена константная субматрвца. 277 превышает 8,0 ккал/моль. Четыре из них практически изознергетичны ((/оа = 3,5-4,б ккал/моль). Остановимся на описании конформаций В, и Вз (рис. П1.9, табл. 1П.б), отношения между которыми аналогичны отношениям А, и А2. Они также отличаются друг от друга только состояниями М-концевого дипептида, близки по энергии и по тем ролям, которые играют остатки Азр' и Агйз в структурной стабилизации. В конформации В! первые четыре остатка образуют виток а-спирали, сближающий остаток аспарагиновой кислоты с центральной частью молекулы. В зтом положении боковая цепь остатка Аар' в состоянии аффективно взаимодействовать почти со всеми звеньями цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
