Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 97
Текст из файла (страница 97)
Между величинами У вщ и 1/„, нет четкой корреляции, хотя тенденции в их изменении аналогичны. Конформации А в среднем компактнее В и тем более С; в таком же порядке возрастает относительная энергия, Какое-либо полезное сопоставление полученных данных о пространственной организации а-эндорфина с экспериментом сделать трудно. В работе Деслортерса и соавт. 1171] исследованы спектры ЯМР и предположено существование в растворе ряда взаимопревращак>щихся коиформеров а-эндорфина, что согласуется с рассмотренными результатамл теоретического анализа. у- и 6-Эндорфиньь Из общих соображений можно полагать, что увеличение длины пептидной цепи и-эндорфнна всего лишь на один осгатох ).еп", т.е.
переход к у-эндорфину, вряд ли приведет к существенным изменениям конформационных свойств молекулы. Тем не менее получить количественные характеристики пространственной организации у-зндорфина представлялось целесообразным, тем более что конечной целью ис следования является ))-эндорфнн.
Во-первых, биологические испытания последовательности Туг' — Тпгм и Туг' — 1.еим проводятся параллельно, и 35б ТоблшЭе 77Э 23 А, /е/е /ел /е/е е/// /ле /е/у /е/е еЯ /е/е й'е/ /е/е 9,5 Э,О 5,3 7.8 ! 0,0 3,Э 6,5 4,5 9,3 5,2 еее/' е/лг А е/5Я"е В /е/е фарус е/л' /еее С е/е/ ее/е/хе — Ь 3,0 7,0 8,6 Сэ с 5,2 5,2 ееее — э Ле Г— может возникнуть необходимость в строгом соотнесении функциональных спектров двух гормонов с полным набором их низкоэнергетических конформаций. Во-вторых, обнаруженные теоретически небольшие различия в просгранственном строении а- и у-зндорфинов могут быть использованы для экспериментальной проверки результатов расчета. В анализе у-зндорфина учитывались все конформации а-эндорфина с относительной энергией до 20,0 ккал/моль и 1 еп'" в структурах фрагмента Рго'3 — 1.еп'7 с 1/,о до 5,0 ккал/моль.
Предпочтительные оптимальные конформации гормона с энергией в интервале 0-10,0 ккал/моль представлены в обозначениях шейпов в табл. 111.23. Действительно, радикальных изменений с появлением Ьепээ не произошло. Как и у а-эндорфина, имеются трн группы конформаций: А, В и С, энергетически и энтропийно неравноценных. по-прежнему шейп центрального фрагмента меээ — Рго'э е///Я„'Ге представляет наибольшие возможности для комплементарной упаковки большого числа низкоэнергетнческих конформационных состояний энкефалинового и С-концевого участков. Так же, как и ранее, большую роль в стабилизации структур этой группы играют остатки Сэ!пз и Ьузэ.
Для исследования пространственной структуры б-эндорфина важно знать конформационные возможности свободного фрагмента Т7пэо — 1.уз'9. В анализе этого тетрапептида исходными приближениями служили наборы низкоэнергетнческих конформацнонных состояний соответствующих мети- 357 Аэ Аэ Ае Аэ Ае Аэ Ае Аэ А!О Ап в, Вэ Вэ Шейпы пептклного скелеэп ннэкоэнергетпческпк оптимплонык конформппий 7-эплорфннп ламидов Х-ацетил-сг-аминокислот, проверенных расчетом перекрываю.
щнхся по двум остаткам трипептидов. В результате было составлено 1! 6 структурных вариантов 12 различных форм, принадлежащих 8 шейпам пептидного скелета. !1ля расчета Ь-эндорфина были оставлены 17 оптимальных конформаций фрагмента Тпг'ь — Ьуз'~ пяти шейпов, попадаю. щих в интервал 0 — 4,0 ккал/моль, н по одному лучшему представителю трех оставшихся шейпов большей энергии. В основу расчета Ь-эндорфнва !Туг' — 1 узы) легли !6 конформаций у-эндорфина !см.
табл. 1!1.23) и от меченные вьппе конформации С-концевого тетрапептида. Всего с уче гам согласованности состояний двух общих у фрагментов Туг' — 1.епм и Тпгм 1.узщ остатков было сформировано 130 структурных вариантов Ь-эндор. фина, принадлежащих 37 шейпам. После минимизации энергии и большой дополнительной работы по уточнению в интервал 0 — 10,0 ккал/моль по. пали 20 вариантов. Из них 14 составляют группу А со структурой центрального фрагмента Ме1з — Рго'з е/////е и 6 — группу В (фЩ//е). Все структурные варианты группы С у Ь-эндорфина стерически несостоятельны из-за наталкиваний основных н боковых цепей С-концевых остатков на срединный участок последовательности.
Попытки устранить наталкнвания, не изменяя при этом структурный тип фрагмента Мег~ — Рго'з. т.е. не выходя за рамки данной группы, оказались тщетными. При увеличении длины цепи от а- к у- н далее к Ь-эндорфин> наблюдается определенная преемственность в пространственной организации гормонов. Во всех случаях, например, предпочтительными оказываются структуры группы А, а низкознергетические состояния Х-концевых участков трех эндорфинов отвечают лучшим состояниям свободной молекулы Ме1-знкефалина. Между тем имеются и различия, которые, быть может, сказываются на функциональных свойствах гормонов.
Уже отмечалось, что в глобальной конформации а-эндорфина знкефалиновый участок имеет структуру еЩ а у у-эндорфина — геев; В лучшей структуре Ь-эндорфина !А,) этот участок опять приобретает структуру еЩ Относительная энергия самой низкоэнергетнческой конформации молекулы с еее/ структурой фрагмента Туг' — Ме!' составляет 6.9 ккал/моль. Иными словами, в ряду конформаций А, расположенных в порядке увеличения значений 1/„а, переход от а- к у- и Ь-эндорфину сопровождается перераспределением конформационных состояний энкефалиновых фрагментов: сг-эндорфин — е/)у, еее), Ще, Я, еОе; у-эндорфин — еее/, е//„-/, Я, еЯе,2!7е; Ь-эндорфин — е//7,/!У/, ефе, еее), й/е. Одновременно происходит изменение конформационных состояний общего у трех гормонов участка, примыкающего к противоположному концу а-спирального центрального фрагмента Ме1з — Рго'!.
Так, глобальные конформации а-и Ь-эндорфинов практически совпадают на участке Туг' — Тпг'з, но существенно отличаются на участке Рго'з — Тпг'"; у первого пептида он имеет форму КВКК (~еЯ, а у второго — ВККК (е//) Относительная энергия структуры Ь-эндорфина с идентичной глобальной конформации а-эндорфина геометрией гексадекапептидного участка составляет -5 ккал/моль, а энергия конформации а-эндорфина со структурой С-концевого тетрапептида типа е//'- 9,2 ккал/моль.
Таким образом, удлинение цепи, во всяком случае до размера Ь-эндорфина, ведет к конформационной перестройке Х- и С-концевых фрагментов. Сказанное, но только в отношении С-концевых частей молекул, относится и к конформациям группы В. Лучшая среди них структура Вь близкая у Ь-эндорфнна по энергии глобальной Аь имеет состояния фрагментов Рго' — Тпгм и Рго'з — (.еп~ е//и еЩ которые соответственно у гх- и у-эндорфинов приводят к структурам с (/,а„, — — 9,7 (Вз) (см. табл. Ш.22) н 7,0 ккал/моль (Вз) (см.
табл. 1П.23). В то же время относительная энергия конформаций Вд и Вз с состояниями этих фрагментов, такими же, как в самых предпочтительных структурах группы В у а- и у-гормонов, равна 8,5 и 10,0 ккал/моль. Набор оптимальных конформаций Ь-эндорфина с относительной энергией 0-!0,0 ккал/моль использован в расчете конформационных возможностей (з-эндорфина, амннокислотная последовательность которого состоит из 31 остатка. (3-Зндорфин.
Заключительная часть конформационного анализа !3-эндорфина также включала много промежуточных стадий (см. рис. П1.23). После получения структурных данных, касающихся Ь-эндорфнна, были изучены конформационные вазможности ункозапептидного фрагмента Туг' — А!а~'. Расчет последнего предпринят на основе результатов анализа Ь-эндорфина и гексапептидного участка Тпгм — А!аз', перекрывающихся но четырем амннокислотным остаткам. Исходные структурные варианты формировались из 20 конформационных состояний Ь-эндорфина с (/м, ж 10,0 ккал/моль и низкоэнергетических состояний 14 шейпов нептидного скелета Т!нм — А!ам с (/„а ~ 5,0 ккал/моль. Всего было составлено 72 начальных приближения. После минимизации энергии в энергетический интервал 0 — 5,0 ккал/моль попали шесть конформаций, из которых четыре ((/„„,ц = 0; 2,6; 3,6; 3,7 ккал/моль), имеющие на участке Ме!з — Рго'з жесткую нуклеацню типа е/Щфе, составляют группу А, а две ((/,а = 2,9; 4,0 ккал/моль) с нуклеацией на том же участке типа фу///е— группу В.
В интервале 0 — 10,0 ккал/моль находятся соответственно 20 конформаций первой группы и 8 второй. Все они включены в конформационный анализ фрагмента Т)н' — Азпз'. Исследование пространственного строения пентакозапептндного участка (3-эндорфина потребовало предварительного анализа конформационных Возможностей более коротких фрагментов ((.узы — Иезз, Незз — Азпз~, Еуаш — Аапм). Рассмотрение пентапептида (19 — 23) и тетрапептида (22-25) показало, что оба фрагмента в изолированном состоянии обладают значительной конформационной свободой.
Набор исходных приближений Фептапептида Ьуаш — Азпм составил 3!1 структурных вариантов 43 шейиов пептидного скелета, Хотя последующая минимизация и не выявила существенной дифференциации структур по энергии, тем не менее полуЧенные результаты сделали реальным конформационный анализ более ожного фрагмента. В интервал 0-6,0 ккал/моль попало около ! 00 кон*Рормационных состояний 17 шейпов гептапептида 1.уз'" — Аапзй Все они 359 были включены вместе с 28 оптимальными конформациями фрагмента Туг' — А!ам в исследование структуры пентакозапептида.
С учетом комплементарности состояний трех перекрывающихся осгат. ков было составлено 114 структурных варианта участка Туг' — Азпзй Ми. нимизация привела к результатам, которые свидетельствуют о даль. нейшей энергетической дифференциации структур с увеличением длины цепи. Так, по мере приближения рассматриваемой последовательности к )1-эндорфину все больше теряет конформационную подвижность Н-кон. цевой пентапептндный фрагмент Туг' — Мегй В наиболее низкоэнергетических конформациях пентакозапептида Туг' — Азп~-' группы А энкефалиновый участок представлен уже единственной структурой типа е/)/, глобальной для свободной молекулы Меьэнкефалина. Лучшая структура участка Туг' — Азпм (Аь (/„ащ = 0 ккал/моль) включает конформационное состояние Аа ((/,а = 5,3) у-эндорфина и самое низкоэнергетическое состояние А~ ((/,е = 0) б-эндорфина. Для дальнейшего расчета были оставлены 44 оптимальных конформации фрагмента Туг' — Азпзз, относительная энергия которых не превышала 10,0 ккал/моль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
