Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Геометрические параметры дисульфидиой связи у двух самых предпочтительных структур окснтоцнна (0,в,а = 0 и 1,2 ккал/моль) совпадают с экспериментальными значениями, а связи Сп1 — Зп> и С141 — Я<ы находЯтсЯ в гош-положении (соответственно т— д д з-з— =-97 и -102'), что отвечает минимальному вкладу торсионной составляющей. Небольшой энергией (О,„= 4,1 ккал/моль) обладает конформация В'-Вз-Вз — В' — Вз-В~ — Вз-К"-1.з (еефеее). Она имеет сначала развернутую форму основной цепи, затем в середине молекулы образует виток непра- 33! вильной а-спирали и вновь становится развернутой.
Эта конформация в отличие от двух рассмотренных структур окситоцина имеет более сверну. тый, клубкообразный вид. Значении двугранных >глов <р, определенные по функциональной зависимости [109] из наблюдаемых величин вицинальных констант 1 3 нн-с" н в водном растворе [110, 111], отвечают следующим интервалам: <р(Ту.з) -140+ -160', (р(!!ез) — 60 — 80', ср(6!п~) — 60 ~- 7 — 0', ср(Авп~) 140+ 160' д(Суза) -150 - -170', ф(.еи") -60 е -80'.
Значения углов 8! у глобальной конформации окситоцина типа ее~ее77" хорошо согласуются с эксперн. ментальными. Имеющие место небольшие отклонения, на наш взгляд, вполне закономерны, учитывая изоэнергетнчность структурных вариантов пептидной цепи в области взаимосвязанных вариаций двугранных углов ~у,— 8!„о с одной стороны, и приближенность эмпирической корреляции, использованной для определения области значения у по величине — с другой.
К этому следует добавить, что глобальная конфорки-с"н мация находится в равновесии с рядом других более высокоэнергетичных структур, что должно влиять на опытные величины 1, . Таким з нн-с'н' образом, найденная из расчета глобальная конформацня окситоцина полностью отвечает данным ЯМР в водном растворе. В работе [111] сделана ориентировочная оценка относительной заселенности ротамеров по углу )(, боковых цепей некоторых остатков окситоцина с использованием констант 1 д, 1 ° и 1дд. Из сравнения опьггных данных с результатами расчета следует, что теоретические значения углов )(, в глобальной конформации соответствуют наиболее вероятным состояниям боковых цепей, предложенным в работе [111].
В ходе анализа было обнаружено, что в конформациях типа ее~ееф состояния остатков Тугз, Су!п~, Азиз с у~-60' менее выгодны по стерическим причинам, что объясняет их меныпую заселенность. Спектр комбинационного рассеяния в области валентного колебания Б — Б, согласно данным [112], свидетельствует в пользу преимущественно гош-ориентации группы С-Б-Б-С (90 ~ ЗО'), а согласно [113], — гои~-гош-гош-ориентации группы С вЂ” С-Б-БС-С. Оба заключения полностью согласуются с расчетными значениями углов )(з(Суз'), ~з з и )(з(Суза) (82, — 97 и 106'), Реализация в глобальной конформации водородной связи (Туг')СО...НХ(Авп') подтверждается температурной зависимостью химического сдвига амидного протона Азп', но длина водородной связи на -0,5 А болыле оптимальной.
Следует отметить, что в конформации, непосредственно следующей за глобальной в энергетической шкале, подобная связь отсутствует. Таким образом, сравнение данных физико-химических исследований оксвтоцина с результатами расчета дает основание полагать, что последние правильно отражают реальные коиформационные свойства молекулы и геометрические характеристики ее равновесных структур. К аналогичному выводу приводит сопоставление результатов расчета окситоцина с данными рентгеноструктурного анализа его близкого аналога — дезаминоокситоцина [58,59]. В кристалле были обнаружены две модификации молекулы нона пептида, геометрия которых отвечает двум наиболее предпочтительным конформациям гормона с относительной энергией 0 и 1,2 ккал/моль. Сопоставим теперь изложенные результаты теоретического конформациониого анализа [106, 107[ с результатами, полученными в работе ВВ.
Никифоровича и соавт. [114]. Прежде всего отметим, что результаты двух расчетов весьма близки, Этот факт представляет интерес, поскольку в этих исследованиях были использованы разные подходы и системы параметров потенциальных функций, В обеих работах глобальная конформация окситоцина имеет одну форму основной цепи, относящуюся к структурному типу ее//ее/)г. Значения всех двугранных углов пептидного остова совпадают с точностью 10-20'. Имеющиеся различия в конформационных состояниях некоторых боковых цепей не принципиальны, так как они практически изоэнергетичны (-1 ккал/моль) и отражают конформационную лабильность остатков. Важно отметить н полное совпадение величин относительной энергии в лучших конформациях другого структурного типа — ееЯеее (4,1 и 4,4 ккал/моль). Это показывает, что в детальных исследованиях метод теоретического конформационного анализа приводит к одним и тем же результатам, т.е.
оказывается малочувствительным к выбору системы параметров. Нельзя сравнить геометрию дисульфидной связи в обеих работах, поскольку в работе [114) не приведены значения двугранных углов (з и (х з остатков Суз. По-видимому, выбранная в работе процедура отбора конформаций на начальном этапе исследования циклической части окситоцина более жесткая, чем в нашем случае. Этим можно объяснить пропуск конформации структурного типа е//еее/)'", лучшая из которых имеет энергию 1,2 ккал/моль и непосредственно следует за глобальной (табл.
Ш. 20). Исследование конформационных возможностей трех других ноиапептидных гормонов (вазопрессина, вазотоцина и мезотопина) (см. табл. 111. 19), как уже отмечалось, выполнено аналогичным образом и независимо от результатов расчета окситоцина. Полученные данные показали, что нейрогипофизарные гормоны имеют различное пространственное строение, которое в каждом случае не может быть охарактеризовано одной, жестко фиксированной структурой. В то же время молекулы окситоцина, вазопрессина, вазотоцина и мезотоцина не являются флуктуирующими клубками. Представление о возможных конформационных состояниях гормонов можно получить из табл. 111. 20, в которой сопоставлены энергетические характеристики и вероятное процентное содержание конформаций низкой энергии. Приведенные данные позволяют сделать следующие выводы: 1) молекулы гормонов в растворе могут принимать несколько близких по энергии конформаций; 2) конформационные возможности исследованных гормонов могут быть описаны одним набором структур в основном четырех типов: ееугее//, ее/7/е//, е//еее// иЩеееф; 3) самая предпочтительная форма основной цепи каждого гормона представлена наибольшим числом низкоэнергетических состояний, т.е, выгодна не только по энтальпии, но и по энтропии; 4) различие в пространственной организации гормонов проявляется в положении конформацнонного равновесия, которое существенно меняется при переходе от одного соединения к другому.
Поскольку в равновесии участвуют практически одни и те же конформации, специ- ЗЗЗ Таблица Ш. 20 Конформации нейрогниофиззрных гормонов Шейп ()оощ клех(моль СодеРжание, % ЭнеРгиа взаимодействиа, екал/моль (узоре, ккалумоль Гормон Вазопрессин Мезозоцнн П р и м е ч а и и е. У! и (Уп — энергии внутри- и межостаточных взаимодействий во фрагментах Суз'-Суза (!) и Ргог-Сэ(уз-г(Нз (1!); ((! и — энергия взаимодействия мехсду фрагментамн 1 и!!. Содержание конформаций оценено по фактору Больцмана. елее)Г ефесе)у' ееЛГеег' ))уеее)у е ефесе' ее)уее)7 Яеееф' е2уеее)7 еефееф' еефЩ е)еее)! Щеее)Г ее~ее8' ее))Те~ е27еееЯ" !!гегеле" 0 1,2 4,1 8,3 0 1,0 2,5 8,8 0 0,8 8,1 !О,! 0 0,2 3,4 9,3 88.0 11,8 0.2 0,0 78,0 20,0 2,0 0,0 68,0 32,0 0,0 0,0 54,2 45,2 0,6 0,0 -42,4 — 37,4 -40,9 -35,6 -40,8 -42,0 -40,8 -29? -42,2 -41,5 -38,0 -35,8 -41,6 -41,2 -38,8 35,8 -9,3 -9,3 — 8,7 -9,3 -13,5 -1 1,2 — 11,4 — 12,4 -11,0 — 10,7 -13,6 -11,4 — 11,8 — 11,6 -! 1,0 -12,2 — 10,! — 13,5 — 12,1 -8,4 -20,6 — 13,7 — 13,7 -8,8 -13,5 — 18,! — 8,6 -9,0 — 12,0 — 16,9 -12,7 -7,3 5,0 4,6 8,8 4,8 10,7 3,7 4,2 5,0 4,6 8,0 6,2 4,2 4,6 9,1 5,2 3,8 фичной для каждого гормона оказывается вероятносгь реализации той или иной структуры, а не ее геометрия.
Актуальными для функционирования окситоцина можно считать конформации типа еефееЯ, ефесе и еефеее, для вазолрессииа — еефеЯ ееЯеЛ и ефеееЛ"., для вазотоцина — ееЛееф и гефест'и для мезотоцина — ее~1ееД; ееЩе3у и еЯ еееЯ. Глава 11 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ ЛИГАНДОВ ОПИАТНЫХ РЕЦЕПТОРОВ В предшествующей главе были рассмотрены результаты конформационного анализа ряда природных и модельных олигопептидов, аминокислотные последовательности которых содержали четное число цистеиновых осгатков, соединенных в иативном состоянии молекул дисульфидными мостиками.
Во всех случаях многоступенчатый расчет цистннсодержащих соединений автоматически приводил к таким самым иизкоэнергетическим конформациям, которые оказывались предрасположенными к образованию правильной системы дисульфидных связей В отсутствие прямых экспериментальных данных о пространственном строении рассмотренных пептидов, среди которых были и весьма сложные, этот факт являлся единственным, однако веским доводом в пользу правильности решения конкретных конформационных задач. Спонтанная сближенность в линейной цепи соответствующих остатков цнстеина и следуемый из расчета порядок образования дисульфидных связей одновременно указывали на механизм свертывания природной последовательности в нативную конформацию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
