Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Его группа )ЯН образует водородную связь с карбонильной группой остатка Туг4. Общий вклад Азр' в зиергию межостаточных взаимодействий составляет -14,! ккал/моль (см. табл. П1.8). Остаток же Аг82, как и в конформации А2, оказывается фактически включенным из внутримолекулярных взаимодействий. Его боковая цепь направлена в сторону растворителя и имеет сравнительно слабые электростатические контакты с отрицательными зарядами Азр' и РЬеа, В конформации Вз роли Азр' и Аг82 в структурной организации ангиотензина меняются.
Первый лишается почти всех межостаточных взаимодействий и обретает конформационную свободу, а второй теряет ее и устанавливает стабилизирующие контакты в пределах всей молекулы ( 21,7 ккал/моль). Структура В2 предпочтительнее структуры В, по числу водородных связей и энергии электростатических взаимодействий. Позто- Таблица !118 Совмещенные треугольяые матрниы энергий внутри- и межостаточных взаимодействий валентно-несвяэаяных атомов !якая/моль) в кеиформаинях Вг и Вд (верхняя н важная строка соответсгвенио) Аар' Агйг Уа)3 Туга Ча)3 Нме Ргог Раег дхр! — 5,5 -2,6 -0,5 -0,1 -2,9 0,1 -1,1 -2,5 -1,9 -0,5 — 2,6 0 -04 -5 4 -0,1 -1,7 0 -01 0 -1,6 -0„3 -6,1 0 0 0 0 -0,1 0,1 0 0,3 -0,4 -0,5 -0,5 -0,1 -4,3 -3,7 1,4 -1,5 0,2 — 1,4 0,3 — 1,7 0,7 0,8 -0,4 0 -О,! — 3,0 -0,9 -0,2 -0,7 -1,8 дг83 нне рь„в П р и м е ч а н и е.
Полужирной линией обведена константная субматрица, 278 му она может доминировать над В, в менее полярных средах или прн гидрофобных контактах ангиотензина с рецептором. Таким образом, решение прямой задачи для ангиотензина П позволяет утверждать, что структурная организация молекулы описывается набором низкознергетическнх, легко переходящих друг в друга конформационных состояний нескольких семейств. Энергетически и энтропийно наиболее предпочтительны состояния семейств А и В. Геометрические параметры их лучших представителей (А1, В,) приведены в работе [321. Естественно желание теоретиков — сопоставить результаты своих расчетов с опытными данными. Однако зта простая процедура в данном случае невыполнима по ряду причин принципиального и методологического характера. Существующие физико-химические методы исследования пространственного строения олигопептидов являются не прямыми, а косвенными.
Поэтому данные теоретического анализа приходится сравнивать не с наблюдаемыми непосредственно фактами, а с результатами их обработки, которая из-за несовершенства соответствующих теорий вносит в трактовку фактов элемент субъективности. Возможности используемых методов в данном случае неадекватны самой постановке задачи, заключающейся в определении геометрии ряда конформаций довольно сложной молекулы и в оценке вероятности их реализации в различных условиях. Получение информации в таком объеме, а именно это требуется для последующего изучения структурно-функциональной организации природ- ного пептида, находится за пределами чувствительности и интерпретационных возможностей физико-химическихметодов.
Таким образом, вопрос о правильности решения прямой структурной задачи природного олигопептида не может быть решен путем прямого сопоставления рассчитанных и экспериментальных конформационных параметров. Непротиворечивость результатов теоретического анализа всем имеющимся опытным данным, хотя и является положительным фактором, тем не менее не может служить строгим критерием правильности априорного предсказания конформацнонных возможностей природных олигопептидных молекул. Отсутствие совпадения, как это ни парадоксально, также не является бесспорным доказательством нереальности результатов расчета.
На сегодняшний день нн один нз существующих методов исследования пространственного строения молекул не позволяет однозначно и полно описать не только весь набор низкоэнергетических конформаций природного олигопептида, но даже одно доминирующее в растворе конформационное состояние молекулы. Этот вывод следует из анализа экспериментальных данных всех структурных исследований природных олигопептидов, и прежде всего ангиотензина 11, изученного в этом отношении наиболее детально и широко.
Рассмотрим оценки, сделанные опытным проявлениям молекулярных свойств ангиотензина 11 и попытаемся составить общее представление о характерных особенностях структурной организации гормона, а затем сравнить его с представлением, следующим из теоретического анализа. Противоречивыми оказались первые же исследования структуры ангиотензина П методом диализа на тонких пленках.
В одних работах [33, 34] сделан вывод о том, что молекула гормона в растворе имеет одну компактную форму, а в другой [8] предположено наличие конформационного равновесия двух форм. Не менее противоречивы выводы разных авторов кз кинетических данных по изотопному замещению протона в водородных связях ангиотензина11.
Г. Шерага и соавт. [15) отмечают одинаковую скорость обмена всех амидных протонов и делают вывод о том, что конформационное состояние гормона отвечает статистическому клубку. Р. Ленкинский и соавт. [35) отмечают аномально низкую скорость обмена амидного протона Н]зв, а М. Принтц и соавт. [24, 36] выделяют по этой же причине осгатка Уа!з и Чар. В работе [25] амидные протоны разделены по скорости обмена на три группы, причем к группе с наибольшими скоростями отнесены протоны Азр' и Аг8'. В классификации, предложенной Г.
Маршаллом [37], все обменивающиеся протоны разделены иа четыре группы. К одной группе отнесены амидные протоны всех остатков ангиотензина 11, за исключением Азр' и Р]зез, имеющие, согласно сообщению [37], одинаковую скорость обмена. По значениям констант диссоциации ионогенных групп гормона, полученных потенциометрическнм титрованием [9] и с помощью спектров ЯМР и КД [38], сделан вывод о сближенности Х- и С-концевых групп пептидной цепи, допускающей их взаимодеиствие.
Расстояние между группамн значительно меньше соответствуюЩего расстояния в случае пребывания ангиотензина а состоянии статистического клубка. В работе ]38), кроме того, предположено, что все ионогенные группы доступны растворителю, а имидазольное кольцо остатка 279 Н)зь взаимодействует с фенильным кольцом остатка Туг4 и удалено от остатка РЬе".
Р. Уэйнкам и Е. Джоргенсен, напротив, считают, что струк. тура ангиотензина П стабилизируется ион-дипольным взаимодейст. вием «[ч'Н ... ООС сближенных остатков НЬв и РЬе [16]. Спектры ДОВ и КД, по мнению С. Ферманджяна и соавт. [39, 40], свидетельствуют о наличии в молекуле ангиотензина П антипараллельной ])-структурьь По. добным же образом интерпретируются ими колебательные спектры гормона [12]. Ряд работ посвящен исследованию спектров ЯМР ангиотензина П, даю. щих наибольшую информацию о пространственном строении молекулы.
Однако единства в интерпретации экспериментальных данных нет и здесь. Одни авторы [41] считают, что спектры свидетельствуют о существовании ангиотензина П в растворе в одной конформации, имеющей преимущественно вытянутую форму. Другие [42] делают вывод о том.
что молекула имеет свернутую форму, в которой ароматические боковые цепи остатков Туг4 и Нмь располагаются параллельно друг другу и эффективно взаимодействуют, а карбонильная группа остатка Азр' образует водородную связь с аминогруппой остатка Туг', Изучение времени "С-спин-решеточной релаксации привело авторов работы [43) к выводу о наличии большой конформационной подвижности первых двух остатков в отсутствии [)-изгиба у этой части молекулы. Авторы работы [44], используя тот же метод, пришли к иному заключению. Они считают, что все остатки ангиотензина П, за исключением остатка Тугэ, имеют примерно одинаковую конформационную свободу; в наибольшей степени ограничена подвижность боковой цепи остатка Ту~", взаимодействующей с многими остатками молекулы. Вицинальные константы всех остатков ангиотензи- на П [36, 45, 46) имеют значения, удовлетворяющие любым величинам <р, ~~ каждого остатка в низкоэнергетических областях В, В и, следовательно, 2~ комбинациям конформационных состояний остатков в пептидной цепи молекулы.
Всего для молекулы ангиотензина на основе экспериментальных данных, главным образом спектров ЯМР, было предложено не менее десяти различных моделей [см. (22, 26, 27]). Несмотря на существенно различающиеся, а часто взаимоисключающие друг друга трактовки опытных данных, полученные результаты, как нам кажется, позволяют сделать ряд заключений общего характера о структурной организации ангиотензина П, не противоречащих известным фактам. Во-первых, пространственное строение ангиотензина П в растворе отвечает плотно упакованной структурной организации молекулы, а не флуктуирующему сгатисгическому клубку. Во-вторых, среди доминирующих в растворе конформаций гормона имеются структуры, в которых часть пептидной цепи образует виток спирали, или так называемый [)-изгиб.
В-третьих, сложная сеть виутримолекулярных контактов, стабилизирующих низкоэнергетические конформации ангиотензина П, включает в себя взаимодействия боковых цепей ароматических остатков Туг4 и Н)з~ и систему водородных связей. Напрашивается еще один вывод о структурной организации ангиотензина П, вытекающий из факта существования столь противоречивых трактовок опытных данных. Такой широкий разброс мнений свидетельствует, хотя бы отчасти, о наличии в растворе 280 Таблица Л79 Количество совпаиакпцвх по форме осиовиой цепи ииэкоэиерсетических коиформвций, рассчитавимх в работах [22, 47-50] [47] [22] [48] [49] [5О] 10 1 1 2 О 281 []в одной, а ряда близких по энергии пространственных форм молекулы йнгиотензина и высокой чувствительности положения конформационного павновесня к изменению внешних условий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
