Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
А. Бэржес и Г. Шерага [139], как и авторы предыдущей работы [190], не правы, утверждая, что в расчете белка полностью игнорировались межостаточные взаимодействия среднего и дальнего порядка. В действительности эти взаимодействия в неявном виде входили в расчетную модель благодаря отнесению геометрии всех аминокислотных остатков полипептидной цепи БПТИ к нативным конформа-ционным состояниям, являющимся конечным результатом воздействия суммарного эффекта внутриостаточных и всех межостаточных контактов. В силу использования процедур, основу которых составляет главным образом экспериментальная информация о наблюдаемых трехмерных структурах белков, результаты исследований в принципе не могут претендовать на дифференцированное отражение внутримолекулярных невалентных контактов. Таким образом, вопрос о функциональном назначении внутриостаточных и межостаточных взаимодействий в структурной организации белковой глобулы остается без ответа потому, что он по существу не рассматривался.
При анализе свертывания белковой цепи на основе концепции регу-
283
лярных вторичных структур не учитываются экспериментальные данные о реальном механизме самоорганизации глобулы. Иллюстрацией такого рода моделирования может служить работа Птицына и Рашина по сборке молекул апомиоглобина [104]. Авторы использовали модель полипептидной цепи, в которой до начала манипуляций с ней были заданы в виде цилиндров все а-спирали наблюдаемой нативной конформации белка. Задача сводилась к тому, чтобы, зная реальную структуру молекулы, упаковать заданные цилиндры различными способами и оценить энергию их взаимодействия. Расчет велся вручную, поэтому не были учтены все возможные структурные варианты (их миллионы). Найденное взаимное расположение спиралей, имеющее минимальную свободную энергию, совпало с нативной конформацией апомиоглобина. Однако нельзя с уверенностью говорить о том, что в результате данного исследования стала ясна функция дальних взаимодействий в структурной организации белка, поскольку в состав наперед заданных а-спиралей входит не менее 75% остатков аминокислотной последовательности.
В качестве примера моделирования свертывания белковой цепи через вторичные структуры остановимся на двух исследованиях Птицына, типичных по своей постановке, аргументации и другим качествам для работ такого плана [191, 192]. В первом исследовании ("Белковое свертывание: общая физическая модель") нативная конформация белковой молекулы представлена как "определенный вид упаковки структурных сегментов (а-спирали и (3-структуры)". Главным фактором, стабилизирующим регулярные участки, считаются пептидные водородные связи, не зависящие от природы и порядка расположения аминокислот в цепи. Контакты между а-спиралями и (3-структурами в нативной конформации осуществляются за счет гидрофобных взаимодействий неполярных боковых цепей, скрытых от воды. Предлагаемая автором модель белкового свертывания не может считаться общей, поскольку имеет отношение к небольшой группе белков, состоящих преимущественно из а-спиралей или (3-структур.
Стабилизация супервторичных структур, как предполагает Птицын, не определяется конкретной аминокислотной последовательностью, а представляет собой некий интегрально-статистический эффект, чувствительный лишь к общей контактной гидрофобной поверхности. Оставляя это положение без какой-либо аргументации, автор формулирует "общую гипотезу направленного механизма белкового свертывания". Сущность гипотезы заключается в предположении, что "узнавание регулярных сегментов определяется не деталями аминокислотной последовательности, а взаимной локализацией этих сегментов в линейной полипептидной цепи" [191. С. 197]. Постулировав, по существу, независимость супервторичных структур от химического строения белков, автор таким образом свел проблему спонтанной сборки нативных конформаций к выработке геометрических критериев самоассоциации регулярных сегментов. Тем самым "общая физическая модель" белкового свертывания на самом деле оказалась не только не общей, но и не физической. Стадия взаимодействия вторичных структур следует за 284
стадией их образования. Значит, до выработки геометрических критериев упаковки вторичных и супервторичных структур необходима идентификация а-спиралей и (3-структур, описание процессов их инициации, развития и терминации. Эти задачи в работе предполагаются решенными, что, как известно, не соответствует действительности. Модель Птицына описывает не весь процесс белкового свертывания, а лишь упаковку вторичных структур, т.е. завершающую стадию, быть может, не отвечающую соответствующей стадии реального механизма самоорганизации. Следует также отметить несовместимость предложенной модели с одним из постулируемых в этой же работе положений. Так, автор, рассматривая вопрос об идентификации а-спиралей и 13-структур, исходит из существования корреляций между вторичными структурами и аминокислотной последовательностью, а обсуждая образование из них супервторичных структур, утверждает отсутствие таких корреляций.
