Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Принципиально слабым местом в используемом в настоящее время подходе к установлению зависимости между структурой и функцией пептидов и, в частности, гормонов является то, что он базируется на случайном поиске синтетических аналогов методом проб н ошибок Поэтому, отдавая должное усилиям в экспериментальном и теоретическом изучении искусственно модифицированных последовательностей энкефалинов, следует сказать, что при существующем интуитивном выборе модельных соединений можно рассчитывать лишь на частный успех. Качественный прогресс здесь можно ожидать только прн строго научном, а не случайном подборе аналогов, иными словами, прн отходе от метода проб и ошибок к методу, обладающему предсказательными возможностями и доказательной силой.
Первая попытка в этом направлении (28, 29) основывается на решении обратной структурной задачи, т.е. на сознательном, целенаправленном конструировании химического строения немногочисленных искусственных аналогов, пространственное строение которых в своей совокупности отвечает набору низкоэнергетических, физиологических активных состояний природного гормона (см.
гл. 17). Детально структурно- функциональная организация природных пептидов будет обсуждена в следующем томе издания "Проблема белка". О первых успехах рентгеноструктурного анализа в изучении трехмерных структур рецепторов рассказывается во втором томе издания (98.
Гл. 3, 4). 11.2. ЭНДОРФИНЫ гг-Эндорфин. Конформационный анализ молекулы а-эндорфнна выполнен путем разбивки его аминокислотной последовательности на отдельные фрагменты н их расчета в порядке, указанном парис 111.23 В преды- гз г!пеплами велк.ь ~ 3 Таблица 81.22 Нгдкознергетнчеекне оптимальные конформаниа мбглек3лы д-анлоуфнна Гргпиа конфор- 38сап манин Монформапионная энергия, «кал/мочь Н„, Ом„им и А ей!3374 еее/ 874 ТеТ Уее 477 437 77Уе -3 С 437 ееее-1 1- ееТ43377 -! 3- еТе АЗ Аг АЗ А4 АЗ Аб А, Аа Аа в, 8, 83 84 83 с, С2 747 Тее 477 УеУ УеУ 141 737 ТеУ 374 2 вдг в, в в, н Вгэг 8232 Н В!а В вил в вдг в, н В, Н Вгд Н Вд2 Н в, н В,д В 3 4 5 Н йд Вп, Н Й,э Вгд вгд Вгз 3.3д Й 823 ! 322 н вп в, н ви в, Й Йд Кд.
Й21 8222 й йг, Й й йд Йдг Й 821 8222 Й в, в, В 811 вд2 б Йэг ЙЗг Йэг Йд Й52 Йд 812 Й12 Йд Йд Йзг "д й 32 Й12 Йд Йд Йгг Йд Йэ2 Й12 832 Й32 Йгг Й12 Йэг Йд Йэг Йд 812 Й12 812 812 5 Й221 83112 8221 Й312 Й221 Й3122 8221 313122 Йггг ЙЗЗд Йгн ЙЭЗгг Й2п Й3121 8221 Й3122 Йгд Йпд 8221 Й3122 Й2Д 83122 31221 йи22 Йгд Йпд Й, Й, Ви Йп 82п 83122 1а Йгг ЙЗгэ 31гг йдэ йгг Йел 822 8121 Й22 Й12 Й22 РДЗ 822 8123 Й12 8123 Й22 31!23 872 Й123 Йд 31123 Й22 Й123 822 8123 822 Й 25 Й25 Й123 Й22 Й123 832 Й 832 Й 85, В 832 й в, Й 832 Й 832 В 831 В32 Й 832 Й 852 31 в, в 852 й в в в, в В' 22 Вд Йд Вгг 821 вгг Й21 вд Й21 822 822 Й71 Й21 821 821 Йд 3115 3114 Вг 832 Й2 Й32 82 831 Йг Йэг Р2 832 Й2 Йгг 82 832 82 812 Й2 832 82 Вгг Йд Вг Й!2 Й в 82 Й32 82 832 0 -93,6 4,4 -89,9 9,2 -87,0 1,0 -86.8 1,7 -85.9 4,4 -86,8 б.! -86,0 4.7 -87.! 6,7 -85,2 3,0 -87.3 5,4 -86,9 8,8 -83.6 9.6 -84,3 9,7 -84.3 4,3 -82,3 7,2 -83,2 7,2 33,6 8,9 34,7 31,4 14,3 5,5 11,5 6,3 10.
7 7,8 12,7 8,9 12.5 8.9 12 2 9,6 11,5 8.3 11,3 9.3 32,3 10,6 11,3 10,9 12,1 31,8 11,2 4,7 31,2 8.5 9.3 душем разделе рассмотрены конформационные возможности свободной молекулы Меьзнкефалина с заряженными Х- и С-концевыми группами яв)Нз и СОО-. Поскольку энкефалиновая последовательность аминокислот входит в состав пептидной цепи эндорфинов, был выполнен дополиительный конформационный анализ Туг' — Ме!' как фрагмента с Х-меявлированной С-концевой пептидной группой, лишенной отрицательного заряда. Расчет не привел к существенному энергетическому перераспределению полученных для молекулы Меьэнкефалина конформаций (рнс.
1ГЬ24). Остановимся на заключительном этапе расчета а-эндорфина. В табл.!11.22 приведены 16 оптимальных конформаций а-эндорфина, относительная энергия которых не превыашает 10 ккал/моль. Они разделены на трн группы: А, В и С, Общим элементом в каждой группе является шейп пептндного остова центрального фрагмента Ме!' — Рго'з. Его шейп в группе А (е///Л/е) отличается от шейла в группе В (Яг/7/е) только дипептидным участком Ме!з — Т)п", структура которого в первом случае относится к развернутому типу (е), а во втором — к свернутому (/).
Различия шейпа группы С (ее/е/2/е) более значительны. Наиболее представительна по числу низкоэнергетических конформаций группа А. В ней находится глобальная структура а-эндорфина (А~), а также незначительно уступающие ей по энергии структуры Ая ((/ьв,я = = 1,0 ккал/моль), Аз (1,7), Аь Аь(4,4) и Аз (4,7). Все конформации этой группы в центре, на участке Тйг~ — Т)зг'з, имеют сг-спираль протяженностью около двух витков. По обе стороны спирали основные цепи дипептидов Ме!з — Т)иь и Т)н'з — Рго" приобретают развернутые формы. Конформации А отличаются друг от друга ориентациями )ч-концевого участка Туг' — Ме!з, для которого выгодными оказываются почти все предпочтительные конформации молекулы Мепэнкефалина (сравннте табл.
ВЬ22 и 111.21), и положениями С-концевого участка. Таким образом, характерной особенностью структурных вариантов группы А является иаличие жесткой нуклеации в центральной части молекулы при сравнительно лабильных Х- и С-концевых фрагментах. В глобальной структуре а-эндорфина (А,) энкефалиновый участок последовательности, сохраняя все свои выгодные внутренние контакты, эффективно взаимодействует с остальной частью молекулы (-18,0 ккал/моль). То же относится и к фрагменту Ьецм — Ча!м — Тпг'~, энергия взаимодействия которого с Туг' — Ргом составляет около -8,0 ккал/моль.
Существенную роль в стабилизации пространственной структуры а-эндорфина играют боковые цепи остатков О!ц" и Ьуз", находящиеся в середине последовательности и взаимодействующие одновременно с удаленными остатками на обоих концах цепи. Гидрофобная часть боковой цели О!иа эффективно взаимодействует как с предшествующими остатками Туг' (-3,0 ккал/моль), Р)зе4 ( — 1,5), Мег~ ( — 3,0), так и с последующими О!пм (-4,5), Т)згм (-1,6), Ча!м (-З,З). Сближенной с обоими концами последовательности оказывается также боковая цепь Ьузз, вызывая прн этом, как и О!из, незначительную дестабилизацию за счет взаимодействия с одноименно заряженным остатком Туг'.
Большая протяженносгь, высокая лабильность и наличие противоположных зарядов у боковых цепей позволяет остаткам О!в" и Ьуз' приблизительно с равным успехом играть цементирующую роль прн 355 различных конформационных состояниях Х- и С-концевых участков. Ная лучшие условия для реализации остатками 01и~ и Буза дальних стабя лизирующих взаимодействий предоставляет шейп пептидного скелета еяфГе в центральной части последовательности. Конформации группы В существенно отличаются от конформацнв группы А, несмотря на.
казалось бы, незначительные изменения шейла одного дипептидного участка (МеР— Т)п"). Низкоэнергетические струк. туры в этом случае возможны только при одном, полностью свернутом 1/Л,'-г) конформационном состоянии энкефалиновой последовательности, Конформации группы В характеризуются непрерывной спиральной фор мой основной цепи у додекапептидного фрагмента Туг' — Тйг'з, которая на участке С)из и Т)гггз представляет собой а-спираль; М-концевая часть последовательности в конформациях В удалена от остатков б1и" и 1.узз Доминирующее значение в стабилизации структур имеют здесь средние взаимодействия, особенно между остатками в положениях ! — 4-5.
Относительная энергия лучшей конформации этой группы 1В,) выше гло. бальной (А~) на З,О ккал/моль. Группа С представлена всего двумя структурными вариантами с величинами 1/,а,а = 4,3 и 7,2 ккал/моль. Их особенность состоит в наибольшей сближенности и вследствие этого наличии эффективных электростатических и дисперсионных взаимодействий остатков на противоположных концах последовательности. Боковая цепь Ьузз, однако, не образует здесь многочисленных контактов, как в конформацнях А, а ориентирована преимущественно в среду.
В табл. 111.22 приведены также энергетические вклады от ваи-дерваальсовых (включающих водородные связи), электростатических и торсионных взаимодействий в низкоэнергетических конформациях а-эндорфина. Из сопоставления этих данных следует, что решающее значение в стабилизации пространственной структуры имеют невалентные, главным образом дисперсионные взаимодействия, илн, иными словами, плотность упаковки гетерогенной аминокислотной последовательности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
