Попов, Демин, Шибанова - Проблема белка. т.3. Структурная организация белка (947296), страница 98
Текст из файла (страница 98)
Следующим крупным объектом на пути к конформационному анализу рэндорфина явился фрагмент Туг' — Н(з~~, проявляющий физиологическую активность и известный в литературе как С'-фрагмент ()-эндорфина. Его расчет был проведен путем состыковки перекрывающихся по двум остаткам участков Туг' — Азпм н Ьузм — Н(ззт. Минимизация 156 исходных вариантов С'-фрагмента привела к небольшому набору реальных конформаций. В интервал 0-5,0 ккал/моль попали 7 структур, а в интервал 0-10,0 ккал/моль — 16.
Полученные результаты и в этом случае, как н а предшествующих, указывают на преемственность в структурной организации. С удлинением последовательности от а- к у- и 8-эндорфинам и далее к С'-фрагменту )3-эндорфина наблюдается сокращение ннзкоэнергетических конформациоиных состояний в группах С и В.
Более предпочтительное положение как в численном (энтропийном), так и в энергетическом отношении занимают структуры типа А. У С'-фрагмента низкоэнергетическими вариантами группы В являются структуры, обладающие наибольшим сходством с соответствующими структурами группы А. Например, глобальные конформации обоих типов (А~ и В~) имеют одинаковый ход пептидной цепи на участке Бег' — Азпзз; они отличаются между собой только состоянием Н-концевого гексапептидного фрагмента, т,е., по существу, структурой Меьэнкефалинового участка и его ориентацией относительно остальной части последовательности. Последним значительным этапом исследования пространственного строения 1)-эндорфина, непосредственно предшествующим анализу структуры всеи молекулы нейропептида, был расчет конформационных возможностей тридекапептидного участка Ьузш — 01пзЬ Его исходные структурные варианты были составлены на основе конформационных состояний Ьуз'з — Н(зз~, входящих в предпочтительные структуры С'-фрагмента 11-эндорфина, и низкоэнергетических конформаций пентапептидного фрагмента Н(ззт — Ипз' (см.
рис. 111.23). Формирование исходных приближений тридекапептида Ьузш — б!пп осуществлено с помощью семейства конформационных картщзт — <рзз,построенных при всех сочетаниях отмеченных Таллина Ш24 Шейпы пептплиого скелета ииэкоэнергетитеских оптимальных конфирмаций й-энРорфииа Г/оь, акал/моль Конформацка группы А Шсйл еее/ее //ее// /еЖ О 0,7 5Л А, Ае Ае еее/е/ /ее/е/ е/еее/ 5,6 8,2 еД"е/1)феей/ А7 5Л /е//ее/е — ~ Ах е//еее евсее //е/е/ Ь9 состояний фрагментов Ьуа'9 — Нгйтт и Ьу828 — сл1пз'.
В результате для сегмента пептидной цепи ~3-эндорфина 1.уз'9 — сл1пз' был получен набор из 340 вероятных конформаций; отвечающих (главным образом благодаря подвижности участка Н(зм — 01пе') 170 различным шейпам пептидного скелета. После минимизации энергии в интервал 0-10,0 ккал/моль попали оптимальные конформации фрагмента Ьуа'9 — сл1пм — всего 16 шейпов. Все они вошли в конформационный анализ р-эндорфина.
Значительная протяженность области перекрывания (нонапептидный участок) последовательностей Туг~ — Н18~~ и 1 ул'9 — Ып~' позволила существенно сократить количество исходных для минимизации приближений 1)-эндорфина и свести конформационный анализ молекулы к расчету 43 структурных вариантов. После частичной и полной минимизации, а также снятия, где это было возможным, наталкиваний оказалось, что из всего набоРа лишь девЯть конфоРмаций 13-эндоРфина обладают энеРгией (/„о,л, не превышающей 10,0 ккал/моль (табл. П1,24), Все выгодные пространственные структуры гормона на участке Туг' — Рвем имеют одинаковое конформационное состояние, отвечающее одной нз наиболее предпочтительных оптимальных конформаций свободной молекулы у-энДоРфина ((/оо = 5,3 ккал/моль) (см.
табл. 1И,23), На Участке ТУг' — ЬУ5'9 У Р-эндорфина возможны два состояния, представляющие собой лучшие структуры б-эндорфина ((/ой = 0 и 5,5 ккал/моль), на участке Туг ' — Алп25 — три, а на участке Туг' — Н(822 — семь состояний, также относящихся к самым низкоэнергетическим конформациям соответствующих свободных фрагментов. Глобальная и следующая за ней конформации 15-эндорфина (А1 и А2) (см. табл. И1.24) имеют максимальную энергию стабилизирующих дисперсионных взаимодействий и, следовательно, отно- сятся к наиболее компактным структурам.
Энергия средних межоста. точных взаимодействий у А, составляет 154,9 а у Аз — 153,5 ккал/моль Стабилизирующий эффект дальних взаимодействий у последовательности из 31 аминокислотного остатка заметно уступает силе средних взаимодей ствий. У конформаций А, и Аз их энергия составляет соответственно -20,7 и — 24,0 ккал/моль. На некоторых участках пептндной цепи ()-эи. дорфина выбор конформационного состояния за счет средних взаимодействий оказывается практически однозначным. К таким конформационно жестким нуклеациям относятся гексапептидный фрагмент 01иа — Рго'з, а также два пентапептидных фрагмента Ча!м — (.узы и А1ан Азпзз. Промежуточные отрезки цепи, Х-концевой и особенно С-концевой участки !3-эндорфина следует считать конформационно лабильиымн. В отношении этих фрагментов средние взаимодействия сокращают у ннх число возможных конформационных состояний, т.е, определяют наборы приблизительно равновероятных структур.
Детерминация лабильных по средним взаимодействиям участков осуществляется при сборке цепи за счет дальних взаимодействий, обеспечивающих образование наиболее эффективных контактов между нуклеациями. Расчет, однако, показал, что длина пептидной цепи )3-эндорфина еще не достаточна для реализации. подобно белкам, одной трехмерной структуры.
Пространственное строение гормона характеризуется немногочисленным рядом близких по энергии конформационных состояний. Глава 12 ПРОСТРАНСТВЕННОЕ СТРОЕНИЕ МЕЛАНОТРОПИНОВ Меланотропины, или меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ),— олигопептиды, секретирующиеся клетками промежуточной доли гипофиза хладнокровных позвоночных, птиц и млекопитающих, В настоящее время известны а-, )3-, 'у- и Ь-формы меланотропинов (МСГ) млекопитающих, которые входят в состав одного предшественника, так называемого препроопиомеланокортина. а-Меланотропин всех животных имеет одинаковую последовательность из 13 аминокислот и представляет собой Х-концевую часть адренокортикотропного гормона (АКТГ). Последовательность )3-меланотропина является частью )3-лнпотропина н с Х-конца примыкает к )3-эндорфину. )3-МСГ обнаруживает видовые отличия.
У человека этот гормон состоит из 22 аминокислотных остатков; у других млекопитающих он, как правило, включает 18 остатков, Обе формы меланотропинов содержат одинаковый гептапептидный фрагмент Ме1-О!и- Н)з-РЬе-Агй-Тгр-О!у (4-10 у а- и 7-13 у )3-МСГ). Существование 7- меланотропина, гомологнчного а- и ))-меланотропинам, было предсказано С. Наканиши и соавт.
[138) при изучении !4-концевой области пре- 362 проопиомеланокортина. Вскоре у-МСГ был выделен как составная часть 28- и 25-членных олигопептидов, названных Ь-МСГ, из гипофиза быка и промежуточной доли гипофиза крысы соответственно. Биологические свойства подробно изучены у Д-меланотропина, Гормон этой формы стимулирует физиологические и морфологические изменения окраски кожи и волос. В первом случае в ответ на физиологические и фармакологические стимулы он вызывает быструю миграцию пигмента из центра клетки на периферию (дисперсию пигмента).
Во втором случае при медленной адаптации к среде 11-МСГ участвует в синтезе пигментов в меланоцитах. Биологическое дейсгвие 13-МСГ, как и других форм, не ограничивается меланотропной активностью, на которую прежде всего было обращено внимание, что и нашло отражение в названии семейства этих гормонов, Помимо влияния на пигментацию кожи и волос они обнаруживают ряд других активностей.
Так, 13-МСГ является сильнодействующим натрий- и калий-уретическим фактором, влияет на выделение гормона роста, проявляет стероидогенную, липолитическую активность, оказывает положительное влияние на нервную и мышечную системы. Инъекция 13-МСГ млекопитающим и человеку вызывает увеличение частоты сердечных сокращений, гиперчувствительность и ряд поведенческих актов. Клинические данные показывают, что гормон повышает чувствительность сетчатки и улучшает адаптацию глаза к темноте.
Имеются сведения, которые указывают на роль меланотропинов в качестве нейротрансмиттеров и нейромодуляторов центральной нервной системы. Отмечаются положительные эффекты МСГ на внимательность и память 1198 — 2061. гх-Меланотропин. Теоретический конформационный анализ молекулы а- МСГ выполнен Н.А. Ахмедовым и Е.М. Поповым в 11631 по схеме, представленной на рис. И1,27, Главное внимание было уделено расчету конформационных возможностей центрального участка гормона, который, как отмечалось, встречается также в последовательности 13-меланогропина, рассматриваемого ниже. Энергетические характеристики оптимальных конформаций молекулы приведены в табл. В1.25.
Расчет выполнен при экранированных Х- и С-концах последовательности и незаряженной боковой цепи Н1з~. Детальный конформационный анализ а-МСГ привел, по существу, к единственной трехмерной структуре тридекапептида. Как видно из табл. П1.25, изменение шейпа пецтидного скелета, а в пределах одного шейла — изменение формы основной цепи приводят к резкому увеличению энергии. Разрыв в энергии между двумя самыми предпочтительными структурами с величинами 1/ьв = 0 и 1,1 ккал/моль и следующими за ними конформациями составляет около 8 — 9 ккал/моль.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
