Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
О.Б. Птицын [70] проанализировал распределение остатков на N- и С-концах, а также в средней части спиралей у большего, чем в аналогичной по характеру работе Д. Кука [68], числа аминокислотных последовательностей. Автор показал, что гидрофобные остатки аланина и лейцина обнаруживают тенденцию находиться во внутренних витках а-спиралей, а остатки с отрицательно и положительно заряженными боковыми цепями - концентрироваться соответственно на ее N- и С-концах. Аминокислоты с гетероатомом при О3 локализуются в неспиральных областях.
Д. Котельчук и Г. Шерага [71, 72] предприняли попытку теоретически обосновать гипотезу о доминантной роли в образовании вторичных структур ближних взаимодействий, т.е. взаимодействий атомов в пределах одного остатка. При справедливости этой гипотезы природные аминокислотные остатки могли бы быть количественно охарактеризованы специальными потенциалами, что сделало бы возможным предсказывать конформации отдельных фрагментов последовательности и составить таким образом грубое приближение белковой глобулы для последующего уточнения. Расчетная модель имела вид, показанный на рис. II.2. Исходные двухгранные углы ср, ф отвечали правой и левой а-спиралям (aR и aL) и складчатому листу ((3). Конформационные состояния боковых цепей (R) во всех случаях фиксировались одинаковым образом в полностью вытянутой форме с х1, X2,... = 180°, 180°,... . Было найдено, что при различной форме основной цепи (aR, aL, (3) предпочтительная конформация дипептида при неизменном состоянии R] оставалась той же самой, независимо от природы R2. В определении стабильности конформации такой системы, согласно Котельчуку и Шераге, важное значение имеет лишь взаимодействие боковой цепи R] с промежуточной пептидной группой; взаимодействие же между R, и R2 незначительно и практически не влияет на
245
Предсказательная способность первых эмпирических корреляций
Таблица II.2
Белок Число а-спиральных остат Оценка Предсказание числа а-елнральных остатков
А. Гуццо И. Протеро П. Перитти М. Шиффер Б. Лоу и
[61] [63] и соавт.[65] и А. Эд- соавт. [69]
мундсон [66]
Лизоцим 41 Правильная 39 30 - 34 15
Неправильная 66 9 27 1
Рибонуклеаза А 24 Правильная - 19 17 15 18
Неправильная 19 15 18 1
Миоглобин 119 Правильная - 100 - 82 4
Неправильная - 16 - 2 0
а-Химотрипсин 8 Правильная - 2 - 4 7
Неправильная - 115 - 91 44
конформацию. Авторы сделали вывод, что образование а-спиралей и (3-структур является результатом аддитивных вкладов отдельных остатков, а не следствием их взаимодействий. На основе результатов расчета и анализа последовательностей в четырех белках они разделили аминокислоты на спиралеобразующие (Ala, Val, Leu, Не, Met, Thr, Gin, Glu, Phe, Cys,
Рис. II.2. Расчетная модель ди-пептидного фрагмента [72]
Н
О
Н
Н
His и Arg) и спиралеразрушающие (Ser,
Asn, Asp, Тгр, Туг и Lys). Остаток Gly отнесен к индифферентным, a Pro - к спиралеобразующим по отношению к С-концу последовательности и к спиралеразрушающим по отношению к N-концу. Были также сформулированы эмпирические правила идентификации спиральных и неспиральных областей, включающие условия инициации и терминации спиралей.
Результаты работ Котельчука и Шераги соответствовали модели Полинга и Кори и, очевидно, в связи с этим не были критически восприняты многими исследователями, что способствовало распространению упрощенного представления о формировании структуры белковой молекулы. Однако данная работа содержит ряд серьезных недостатков и необоснованных заключений. Неудачен сам выбор расчетной модели, исследование которой в принципе не могло дать ответ на вопрос о взаимодействии смежных остатков при трех канонических формах основной цепи. Так, в случае (3-структурных параметров ф, ф боковые цепи R] и R2 находятся по разные стороны от основной цепи, причем одна направлена вверх от средней плоскости складчатого листа, а другая - вниз, в результате боковые цепи ни при каких конформационных состояниях R] и R2 не могут эффективно взаимодействовать между собой. В (3-структуре сближенными оказываются боковые цепи не смежных остатков, а разделенные одним остатком, т.е. Rj и R3, R2 и R4, взаимодействие между которыми может стабилизировать эту структуру. Следовательно, выбранная модель не отражает специфику взаимодействий боковых цепей в конформации складчатого листа.
