Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка" -> 137

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 .. 131 132 133 134 135 136 < 137 > 138 139 140 141 142 143 .. 232 >> Следующая

В другой работе этих же авторов исследована пространственная структура миогена карпа (108 аминокислотных остатков) [154]. Ис-
288
пользовалось такое же максимально упрощенное представление полипептидной последовательности и ее силового поля. Вопрос о свертывании белка из полностью развернутой цепи, однако, уже не ставился; все исходные приближения содержали шесть а-спиральных сегментов, наблюдаемых в нативной конформации миогена. Компьютерное воспроизведение упаковки заданных вторичных структур выполнено при трех условиях. В первом случае рассматривалось взаимодействие лишь пары а-спиралей. Было показано, что они предрасположены к достижению быстрого оптимального взаимодействия. Во втором случае аналогичная задача поставлена для четырех а-спиралей (69 остатков). Она оказалась практически нерешаемой; было получено пять конформаций со среднестатистической ошибкой около 7,0 А. В третьем случае моделировалось свертывание всей молекулы миогена из шести жестких спиралей. После длительных поисков были найдены три структуры с ошибкой 8,5 А. Таким образом, первые попытки использовать сверхупрощенную геометрическую модель белковой цепи и условное силовое поле внутримолекулярных взаимодействий с учетом важнейших структурных особенностей нативных конформаций не привели к обнадеживающим результатам.
Много общего с методом Левитта и Уоршела имеет метод расчета укладки трехмерной структуры белка, предложенной Кунтцем и соавт. [155]. В данном случае белковая цепь представлялась последовательностью сфер, центры которых совмещены с атомами С“. Радиус каждой сферы грубо эквивалентен ван-дер-ваальсову радиусу боковой цепи. В качестве независимых переменных выбраны Ъп декартовых координат центров сфер (и — число аминокислотных остатков в белке). На свободу остатков в такой бусиничной (без подвесок) модели Наложена система ограничений. Остатки могут подходить друг к другу только на определенные расстояния. Между ними имеются взаимодействия, повышающие и понижающие энергию. Гидрофобные остатки должны находиться не более чем на S А от центра тяжести белка, где S — функция размера молекулы и гидрофобного ядра. Метод Кунтца и соавторов был использован для описания свертывания белковых Цепей панкреатического трипсинового ингибитора (58 остатков) и рубредоксина (54 остатка). При среднем расстоянии остатка от центра тяжести трипсинового ингибитора 10,3 А и рубредоксина 9,7 А среднестатистические отклонения опытных и рассчитанных структур составили соответственно 4,7—6,0 и 4,0—6,0 А. Авторы отметили, что для белков большей молекулярной массы метод приводит к еще более Неудовлетворительной точности результатов расчета.
Расчеты Кунтца и соавторов, как и Левитта и Уоршела, являются формальными. Они не базируются на каких-либо физических соображениях в отношении механизма свертывания белковой цепи, и в них не Учитываются экспериментальные данные о денатурации рассматриваемых белков. Используемые в обеих работах методы минимизации энергии не позволяют исключить некорректно свертываемые структуры. Отсутствует обоснование сделанных допущений в модельном представ-
10. Проблема белка, т. 2
289
лении полипептидной цепи и силового поля. По-видимому, выбор столь далеко отстоящих от реальности расчетных моделей продиктован в обеих работах стремлением свести к минимуму машинное время счета.
Полученные в этих исследованиях результаты показали, что задача компьютерного воспроизведения свертывания белковой цепи становится решаемой исключительно за счет упрощения расчетной модели, причем такого, которое приводит к потери моделью физического смысла. Действительно, трудно рассчитывать на продвижение вперед в понимании механизма самоорганизации белка и особенности его трехмерной структуры, устраняя из анализируемой модели все то, что хотя бы отдаленно напоминает белковую молекулу, и представляя гетерогенную аминокислотную последовательность более простой, чем полиэтиленовая цепь. Было показано, что подобная модель расчета трехмерной структуры белка по своей точности не превосходит модель статистического клубка [195, 196]. Неудачу энергетических расчетов обычно видят, однако не в полном несоответствии модели и объекта исследования, а в неучете влияния растворителя, приближенности потенциальных функций, прогрессирующем накоплении ошибок с увеличением длины рассчитываемых фрагментов и множественности минимумов потенциальной поверхности, исключающей нахождение глобального минимума. Конечно, все это не мнимые трудности, но к их разрешению нельзя подойти со сверхупрощенной моделью белковой цепи. Во многих последующих работах по компьютерному воспроизведению структуры белка дополнительно используются разного рода эмпирические соотношения, кристаллографические данные, результаты статистического анализа и гомологи.
В первом комплексном подходе к описанию свертывания белка Танаки и Шераги рассмотрение упрощенной расчетной модели полипептидной цепи сочетается с привлечением данных статистического корреляционного анализа и моделированием механизма укладки цепи [156]. Авторы предполагают, что процесс образования конформации проходит через три последовательных этапа. На первом этапе (А) полностью развернутая белковая цепь складывается за счет внутри-остаточных и ближних межостаточных взаимодействий в упорядоченные вторичные структуры. Затем (этап В) под влиянием средних взаимодействий между а-спиральными и (3-структурными сегментами зарождаются небольшие контактные области. При этом образованные на первом этапе регулярные формы цепи могут претерпевать изменения. На третьем этапе (С) происходит ассоциация контактных областей этапа В за счет дальних взаимодействий и образование нативной конформации белка. Начальная форма полипептидной цепи с участками вторичной структуры получена Танакой и Шерагой с помощью эмпирических правил и механико-статистической обработки однонитчатой модели Изинга. Аминокислотные остатки представлены в виде сфер основной цепи (—HN—СаН—СО—) и сфер боковых цепей определенных ван-дер-ваальсовых радиусов. Из анализа 25 белков известной структуры найдены частоты контактов между всеми парами
Предыдущая << 1 .. 131 132 133 134 135 136 < 137 > 138 139 140 141 142 143 .. 232 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed