Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Более объективен показатель надежности эмпирических корреляций Q7, предложенный Б. Мэтьюзом [158]. Он рассчитывается по средневзвешенным значениям w, х, у, z, т.е. в нем учитываются также недопредсказания и сверхпредсказания. В выше отмеченном первом примере его значение составляет -0,17, а во втором +0,38 при максимальных изменениях от -1,0 (в случае полностью неправильных предсказаний w = х= 0) до + 1,0 (w = х = 1, у = z = 0). Таким образом, в первом примере предсказание хуже, чем среднестатистическое, беспорядочное, а во втором — несколько лучше. Значения критерия Мэтьюза для сегментов а-спиралей, (3-структур и (3-изгибов аденилатки-назы, рассчитанные по лучшим из имеющихся для этого белка предсказаниям, равны соответственно 0,56, 0,58 и 0,60, а для лизоцима Т4 —0,42, 0,28 и 0,20 [157].
Несмотря на отсутствие заметного прогресса и разочаровывающие результаты предсказаний, стремление решить проблему пространственной организации глобулярных белков на основе эмпирического подхода (т.е. простейшим образом) не ослабевает и в 1980-е годы. Однако в последний период работы этого плана, оставаясь на тех же идейных позициях, приобретают большее разнообразие. Остановимся на новых по своему характеру исследованиях, которые специально посвящены
268
идентификации вторичных структур в нативных конформациях белков и оценке эффективности методов их предсказания. Вопрос о выделении в кристаллографических структурах глобулярных белков регулярных вторичных структур — а-спиралей и (3-складчатых листов — является одним из самых актуальных для корреляционного подхода. В течение многих лет это делалось в значительной мере произвольно, без использования количественных критериев. Необходимость в них, очевидно, вообще бы не ощущалась, если бы в нативных конформациях белков вторичные структуры были действительно регулярными.
Насколько геометрические параметры реальных конформационных состояний полипептидной цепи отличаются от параметров так называемых вторичных структур, можно судить по рис. II.3, на котором показано распределение на конформационных картах ср——ф остатков некоторых сегментов цепей а-химотрипсина, карбоксипептидазы А и лизоцима [61]. Во всех исследованиях, посвященных поиску эмпирических корреляций, эти сегменты отнесены к а-спиральным или (3-структурным. Из рис. II.3 видно, что в экспериментально наблюдаемых конформационных состояниях остатков, включенных при статистической обработке во вторичные структуры, значения двухгранных углов ф, ф не только не выражаются в точки ( сра, фа) и ( фр, фр), что должно иметь место при строгой регулярности структур, а обнаруживают существенный разброс в пределах а- и (3-областей. Более того, в ряде случаев значения ф, ф остатков а- и (3-сегментов вообще находятся в совершенно других местах конформационной карты. Если ограничить отклонения а-спиральных углов ф, ф от стандартных значений, например ±15°, то в трех приведенных примерах в а-спиральных сегментах окажется не 41 остаток, а лишь 18; что же касается (3-структуры, то при таком ограничении углов ф, ф в нее не попадет больше двух остатков. Если же исключить из структур, считающихся вторичными, по три остатка с их N- и С-концов, которые, как правило, имеют большие отклонения по углам ф, ф или отвечают другим конформационным состояниям, то содержание в глобулярных белках участков, действительно близких к регулярным, уменьшится по сравнению с принятыми в литературе в 2—3 раза. При введении количественного критерия регулярности нельзя уже будет считать вторичными структурами большинство коротких а-спиралей и (3-структур, в том числе и большинство спиралей из 4—9 остатков, которые являются самыми распространенными в белках. В связи с тем, что в реальных белках вторичные структуры не обладают правильными регулярными формами, их идентификация субъективна и существенно отличается у разных авторов. Например, в лизоциме Чоу и Фасман [99] к а-спиралям и (3-структурам относят соответственно 54 и 21 остаток, а Бэржес и соавт. [101] — 46 и 4; в субтилизине BPN' (отнесения [101] даны в скобках) — 86 (69) и 27 (44), в папаине — 54 (50) и 30 (21). Подобных примеров можно привести очень много.
Создание количественных методов компьютерного определения вторичных структур в наблюдаемых трехмерных структурах белков необходимо также вследствие усложнения методов корреляционного
269
V (сл-с') 9(с*-с')
700
7Z0
00
о
-во
-по
ос Si/Mompunci/H
Карбохсигтелтидма А
780
720
во
