Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Утверждение о том, что за укладку боковой цепи в нативную конформацию ответственны только вторичные и супервторичные структуры, а остальная часть пассивна в этом процессе и лишь обеспечивает взаимодействия регулярных участков или подстраивается к ним, равносильно утверждению о значительно большей эффективности и решающей роли взаимодействий элементов основной цепи или утверждению о неизменно регулярном характере взаимодействий боковых цепей. Очевидно, то и другое несостоятельно. Первое — поскольку основная цепь включает менее одной трети атомов белковой молекулы, а второе — из-за гетерогенной аминокислотной последовательности.
315
9.3. КОМБИНИРОВАННЫЙ ПОДХОД К ПРЕДСКАЗАНИЮ ТРЕХМЕРНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКА
Работа Левитта и Чотиа [218] по классификации пространственных структур глобулярных белков на четыре группы (а,(3,а + (3, а/(3), оказалась ценной для специалистов, разрабатывающих алгоритмы предсказаний а-спиралей и (3-складчатых листов. Между тем в этой работе не было сделано открытий, не была затронута суть проблемы укладки белковой цепи в нативную конформацию и даже не предлагался новый метод классификации вторичных структур или усовершенствование существующих. Авторы сделали чисто формальное и бесспорное схематическое представление а-спиралей и (3-структур в трех десятках белков. И тем не менее, работа стимулировала поток новых исследований, не иссякающий и поныне [166, 239—250]. Причина такого сильного резонанса заключается, вероятно, в ее чисто психологическом эффекте. М. Левитт и С. Чотиа как бы предложили отложить на время нерешаемую десятилетиями задачу по идентификации вторичных структур и заняться новой, на первый взгляд, более легко решаемой и ближе стоящей к конечной цели задачей, а именно укладкой белковой цепи в нативную конформацию, подобно тому как это делали О.Б. Птицын и А.А. Рашин [103, 104], а еще раньше А. Гуццо [61] с а-спиральными цилиндрами.
В связи с тем, что существуют группы белков с преимущественным содержанием а-спиралей и (3-структур, можно изучать их пространственную организацию, или вовсе не предсказывая конформационных состояний отдельных остатков, что не удается делать правильно, а беря вторичные структуры прямо из опыта, или оценивая брутто содержание последних с помощью известных статистических методов, что автоматически увеличивает точность предсказания на несколько десятков процентов, поскольку в этом случае приходится идентифицировать состояния не 20 аминокислотных остатков, а лишь трех-четырех структурных групп Левитта и Чотиа. При изменении постановки задачи и неизбежном снижении требований к ожидаемой информации появляется возможность решения других вопросов, правда, менее важных. Например, можно сфокусировать внимание на определении общего процентного содержания аминокислотных остатков в последовательности, находящихся в а- и (3-областях, и полученные результаты сравнивать с аналогичными данными спектральных методов. Можно поставить вопрос о том, каков порядок взаимодействий вторичных структур друг с другом и какие в принципе возможны способы укладки а-спиралей относительно (3-структур и последних друг относительно друга, и о частоте их встречаемости в белках. Можно, наконец, разрабатывать новые предсказательные алгоритмы, классифицирующие белки по группам (а), (В), (а + (3) и (а/(3). Подобные вопросы, до работы Левитта и Чотиа, представлялись частными случаями. Теперь же анализ укладки, например, полипептидной цепи апомиоглобина — это уже исследование белка, не случайно взятого из множества других, а планомер-316
ное изучение типичного представителя целой группы белков класса (а).
Как прежде из анализа первичных и третичных структур белков выводились зависимости и правила упаковки отдельных аминокислотных остатков во вторичные структуры, так теперь стали изучать направления свертывания полипептидных цепей в высокорегулярных белках, анализировать контактные поверхности между сближенными участками а-спиралей и В-структур и выводить правила упаковки отдельных вторичных структур в супервторичные. Последние не могли не вызвать к себе повышенного интереса, поскольку, согласно Г. Фасману, выражающему в данном случае господствующее мнение: "Супервторичные структуры являются главными компонентами доменов, которые при взаимодействии образуют трехмерные конформации белков" [238. С. 236]. Существенно, однако, то обстоятельство, что изучение более высоких уровней структурной организации белков стало проводиться не после решения задачи о формировании практически неограниченного количества нерегулярных структурных элементов на локальных участках аминокислотной последовательности и у целых белковых молекул, и даже не после выяснения причин образования самих а-спиралей и (3-структур и выработки надежных правил их идентификации. Все эти задачи так и остались нерешенными. По-прежнему сохранился чисто эмпирический подход, дополнившийся еще более упрощенным представлением трехмерных структур белковых молекул. Возник даже особый вид сюрреалистической белковой графики (рис. II.9), а позднее, с появлением цветных мониторов и принтеров, — живописи [251—254].
