Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Распространенность представления об энергетической предпочтительности вторичных структур можно объяснить традицией, недооценкой роли боковых цепей и, главным образом, отсутствием альтернативных соображений. В связи с тем, что при статистическом анализе нельзя учесть взаимодействия боковых цепей и определить их конформации, на основе такого подхода невозможно прийти к пониманию принципов пространственной организации белковой молекулы и созданию физической теории. Сложнейшая система взаимодействий боковых цепей специфична для каждого природного аминокислотного порядка, и поэтому только она ответственна за беспредельное многообразие трехмерных структур белковых молекул и их динамических конформационных свойств. Реализующаяся пространственная структура белка определяется конкретной аминокислотной последовательностью. В силу своей уникальности, она непредсказуема на основе статистических характеристик уже изученных белков (речь не идет о гомологах). Понятие "среднего белка" здесь имеет еще меньший смысл, чем, например, понятие "средний автомобиль" или "средний мост".
Предсказание нативной, строго детерминированной структуры белка должно базироваться не на статистическом анализе и эмпирических правилах, а на нелинейной неравновесной термодинамике и физической
330
теории пространственной организации белковых молекул, принимающих во внимание в каждом случае конкретную аминокислотную последовательность, т.е. на статистико-детерминистической основе (подробно эта проблема будет обсуждена в следующем томе). Чисто вероятностный подход адекватен синтетическим полипептидам, строение и свойства которых статистичны. Белок же в физиологических условиях однозначно детерминирован как в отношении своих конформационных свойств, так и функции.
Рассмотренные исследования объединяет общая стратегия решений структурной задачи проблемы белка. Она заключается в том, чтобы на первом этапе с помощью эмпирических корреляций предсказать участки регулярных структур боковой цепи; затем на этой же основе предсказать супервторичные структуры и, таким образом, получить грубую модель всей молекулы белка, отражающую главные особенности реальной структуры, и, наконец, на последнем этапе уточнить ее путем минимизации энергии при вариации всех степеней свободы. Тем самым исключается рассмотрение на первый взгляд нерешаемой задачи нахождения глобальной структуры белка из огромного числа вероятных конформаций макромолекулы. Выше, однако, было показано, что не только невозможно создать совершенный предсказательный алгоритм, но при наличии последнего все равно нельзя прийти к удовлетворительному начальному приближению. Поэтому при выборе такой стратегии поиска решений структурной проблемы белка цель остается принципиально недостижимой.
Итак, можно сделать вывод, что во всех исследованиях, направленных на разработку эмпирических корреляций между аминокислотной последовательностью и вторичной и супервторичной структурами, не адекватными изучаемому явлению оказываются и заложенное в их основу представление о пространственной организации белка, и используемые методы, и выбранная стратегия поиска решений проблемы. Такой путь следует считать бесперспективным, так как он в принципе, а не в силу большой сложности проблемы или недостатка имеющегося на сегодняшний день экспериментального материала, не может привести к конечной цели - априорному количественному описанию геометрии и конформационных возможностей всех остатков в белковой глобуле. Более того, он не может дать и промежуточных данных о структуре и ее отдельных частях, полезных для последующего уточнения. Ценность выполненных в этом направлении работ состоит в накопленном опыте, указывающим на необходимость поиска иного, неэмпирического, пути решения конформационной задачи проблемы белка.
ЛИТЕРАТУРА
I Pauling L., Corey R.H. // J. Amer. Chem. Soc. 1950. Vol. 72. P. 5349.
2. Pauling L.. Corey R.B. // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1951. Vol. 37. P. 205-285.
3. Linderstrom-Long K. // Proteins and enzymes. Stanford. (Calif.) Stanford Univ. press. 1952.
P. 93 -112. (Lane med. Led.; Vol. 6).
4. Kausmann W. // Adv. Protein Chem. 1959. Vol. 14. P. 1-63.
331
5. Lumry R„ Eyring H. // J. Phys. Chem. 1954. Vol. 58. P. 110-120.
6. Mirsky A.E., Pauling L. // Proc. Nat. Acad. Sci. US. 1936. Vol. 22. P. 439-447. l.Anfinsen C.B. // Science. 1973. Vol. 181. P. 223-230.
8. Astburay W.T. //Trans. Faraday Soc. 1933. Vol. 29. P. 193-202.
9. Pauling L. // J. Amer. Chem. Soc. 1940. Vol. 62. P. 2643-2657.
10. Huggins M.L. // Chem. Rev. 1943. Vol. 32. P. 195-220.
11. Huggins M.L. // Annu. Rev. Biochem. 1942. Vol. 11. P. 27-50.
12. Bragg L„ Kendrew J.C., Perutz M.F. // Proc. Roy. Soc. London A. 1950. Vol. 203. P. 321-357.
13. Coulson С A. //Research. 1957. Vol. 10. P. 149-156.
14. Соколов HJJ. Водородная связь. М.: Наука, 1964.
15. Lippincott E.R., Schroeder R. // J. Chem. Phys. 1955. Vol. 23. P. 1099-1104.
16. Schroeder R„ Lippincott E.R. // Ibid. 1957. Vol. 61. P. 921-929.
