Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 136

Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.

Попов Е.М. Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка — М.: Наука, 1996. — 480 c.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка): problemabelkat21996.djvu
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 232 >> Следующая

Созданию функциональных белков предшествовало, по мнению Птицына, появление сложных аминокислотных последовательностей случайного состава и поначалу, т.е. до "редактирования", биологически бесполезных. Как известно, белки не воспроизводят самих себя. Поэтому для появления "протяженной кооперативной структуры" необходимо предположить существование готового генетического аппарата. Так как он синтезирует случайные и функционально неспецифические аминокислотные последовательности, непонятно, каким образом и почему он возник. Но даже такой, неведомо как и зачем возникший генетический аппарат, имеющий, как и "протяженные кооперативные структуры", случайную последовательность нуклеотидов, не может не только функционировать, но и быть созданным без участия огромного количества высокоспецифичных белков. Автор отказывает белкам в эволюции [192]. Очевидно, точно также следует поступить и по отношению к генетическому аппарату, их производящему. Если следовать такой логике, то это ведет уже к отрицанию эволюции органического мира вообще, поскольку в основе эволюционного развития любого организма лежит изменение его генов, т.е. программы синтезируемых белков.
8.4. КОМПЬЮТЕРНОЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ СВЕРТЫВАНИЯ БЕЛКОВОЙ ЦЕПИ
Во второй половине 1970-х годов наряду с развитием уже рассмотренных методов моделирования свертывания белковой цепи начинает разрабатываться иной подход к решению этой проблемы. Цель его заключается в автоматическом воспроизведении процесса структурной самоорганизации белковой молекулы на основе методов конформа-ционного анализа и минимизации энергии с использованием ЭВМ. Первая попытка воспроизведения с помощью ЭВМ свертывания белковой цепи была предпринята в 1975 г. М. Левиттом и А. Уоршелом [152]. Цель этой работы состояла, однако, не в изучении механизма сборки белковой молекулы, а лишь в выяснении возможности спонтанного свертывания сильно упрощенной модели аминокислотной последовательности в компактную глобулярную форму. Авторы представили белковую цепь в виде последовательности, в которой каждый остаток аппроксимирован двумя центрами: атомом Са и боковой цепью в виде сферы с радиусом, равным среднему радиусу вращения соответствующей атомной группы. В такой бусиничной с шаровыми подвесками
287
модели остаток имеет только одну степень свободы — торсионный угол вращения относительно виртуальной связи, соединяющей два соседних атома С“ (aj). Предполагается, что взаимодействия возможны только между сферами боковых цепей, а атомы С“ определяют лишь контур пептидного остова.
Со столь упрощенным описанием геометрии белковой цепи соизмерима и степень приближенности учета внутримолекулярных взаимодействий. При энергетической оценке предполагалось, что белковая цепь состоит не из 20 аминокислотных остатков, а из трех: Ala, Gly и Pro. Потенциалы вращения вокруг виртуальных связей С“—С“ были получены путем усреднения энергии по всем конформациям дипептидов Ala—Ala, Ala—Gly, Ala—Pro, Gly—Gly, Gly—Ala и Pro—Ala. Принято, что каждый потенциал зависит только от природы второй аминокислоты. Для остатков Asp и Asn использован потенциал, найденный для Gly, а для остальных остатков, кроме Pro, — потенциал Ala. Выбор одинаковых потенциалов для Asp, Asn и Gly обоснован тем обстоятельством, что эти остатки часто встречаются в поворотах цепи. Таков же уровень обоснования в других случаях. Эффективный потенциал взаимодействия между двумя одинаковыми боковыми цепями Ala, Gly и Pro рассчитывался по функции типа Леннарда—Джонсона как сумма энергии взаимодействий всех атомов в одной сфере с атомами в другой. Потенциалы взаимодействий между разноименными боковыми цепями получены из среднегеометрического комбинационного правила. Свертывание модели определялось путем решения уравнений молекулярной динамики, а влияние окружающей среды учитывалось введением специальной энергетической составляющей гидрофобных взаимодействий. Последние оценивались по данным растворимости аминокислот в воде и этаноле.
Описанный метод был апробирован Левиттом и Уоршелом для расчета пространственной структуры бычьего панкреатического трипсинового ингибитора. Белок, состоящий из 900 атомов и имеющий 319 конформационных степеней свободы (двухгранные углы вращения ф, ф, ш и х)> был представлен бусиничной моделью из 110 обобщенных "атомов", обладающей 57 степенями свободы (углы а). Для минимизации энергии такой системы при вариации углов а выбраны следующие три начальных приближения: полностью собранная нативная конформация белка, развернутая цепь с фиксированным С-концевым а-спиральным фрагментом (остатки 48—58) и полностью развернутая цепь. Наиболее предпочтительные оптимальные конформации каждого из трех начальных вариантов имели среднестатистические отклонения от кристаллографической структуры белка 2,5, 6,2 и 7,8 А. Минимизация энергии полностью развернутой цепи второго и третьего исходных структурных вариантов не привела к появлению каких-либо элементов белковой нативной конформации; конечный результат целиком определялся начальным приближением. Выбранная модель, таким образом, не сработала.
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed