Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
32
мамиде пептиды с длиной цепи от двух до шести остатков не содержат регулярных структур; |3-структура появляется у октапептида, а а-спираль — у ундекапептида. В смеси хлороформа с дихлоруксусной кислотой (3-структура отсутствует, а а-спираль наблюдается, начиная с ундекапептида. Серия аланиновых олигомеров (2—10 остатков в цепи) изучена в трифтор- и дихлоруксусной кислотах и трифторэтаноле. Все соединения в трифторуксусной кислоте имеют форму клубка; в двух других растворителях а-спираль обнаружена только у дека-?-аланина.
Э. Блоут и соавт. предприняли в 1962 г. первую попытку найти зависимость между природой аминокислотных остатков гомополипептида и типом наиболее стабильной для него регулярной структуры [145]. Для исключения влияния длины цепи на конформацию авторы исследовали большое число пептидов разной природы с высокой степенью полимеризации. На основе полученных результатов гомополипептиды многих природных а-аминокислот были разбиты на два класса; в один из них вошли соединения, образующие а-спираль, в другие — соединения, образующие (3-структуру или беспорядочные клубки.
Э. Блоутом была сформулирована конформационная гипотеза, впервые касающаяся взаимосвязи структуры пептидного скелета и природы боковых цепей. Согласно этой концепции, одни природные аминокислоты при включении их в пептидную цепь стабилизируют а-спираль, а другие — дестабилизируют; первые получили название спиралеобразующих, вторые — спираленеобразующих. Э. Блоут указывает на две причины, которые могут вызывать ослабление спирали. Одна из них является стерической и обусловлена невыгодными контактами между спиральной основной цепью и боковыми радикалами, имеющими разветвление при атоме С Р (валин, изолейцин). Вторая причина связана с наличием в боковой цепи у-гетероатома, который имеет возможность образовывать водородную связь с амидной группой основной цепи (серии, треонин). Эта связь может быть сильной и может конкурировать с внутрицепочечной водородной связью между пептидными группами. Позднее (1966 г.) Г. Оэр и П. Доти предложили класс спиралеобразующих аминокислот разделить на две группы [146]. В первую группу входят аминокислоты с одним алифатическим заместителем при атоме С Р; соответствующие полипептиды образуют ненапряженные спирали. Во вторую группу были включены все ароматические аминокислоты, полимеры которых образуют менее стабильные спирали из-за стери-ческих затруднений между основной и боковыми цепями. Конформационная гипотеза Блоута положила начало многочисленным поискам простых эмпирических корреляций между аминокислотным составом и спиральным содержанием. Нельзя сказать, что разделение аминокислот по их влиянию на стабильность а-спирали полипептидов серьезно подкреплялось имеющимся экспериментальным материалом. Скорее наоборот, существующие к тому времени опытные данные свидетельствовали об условности предложенной Блоутом конформационной гипотезы. В самом деле, уже был известен целый ряд синтетических полипептидов природных а-аминокислот, которые с большой легкостью совершают переход между а- и (3-формами, а также неупорядоченным 2. Проблема белка, т. 2 33
клубком. Реализация той или иной конформации полипептида как в твердом состоянии, так и в растворителе зависит от многих факторов. Подбирая соответствующие внешние условия, можно практически всегда наблюдать у данного полипептида или а-спираль, или [3-структуру, или клубок, т.е. множество конформаций, или их конформационное равновесие. Все это указывает на тонкую зависимость между конформацией полипептида и природой составляющих его аминокислот и отсутствие доминирующей предпочтительности одной формы. Кроме того, даже в случае гомополипептидов правая а-спираль и (3-структура не являются единственно возможными регулярными формами укладки пептидной цепи.
Е. Брэдбери и соавт. исследовали поли-(3-бензил-?-аспартат в твердом состоянии, выделенный в виде пленки из раствора в хлороформе [147, 148]. В обычных условиях твердый образец имел правую а-спираль. Однако при его нагревании в течение нескольких часов при 170° в вакууме появляется новая форма, имеющая отличную от а-спирали картину рентгеновской дифракции. Характерные для а-спирали меридиональные рефлексы 1,5 и 5,4 А сместились соответственно к 1,3 и 5,3 А, а экваториальные рефлексы теперь лучше отвечают не гексагональной упаковке цепей, а тетрагональной. Рентгенограмма по-ли-(3-бензил-?-аспартата хорошо согласуется со спиралью 4]3, предложенной Брэггом, Кендрью и Перутцем [56]. В одном витке этой спирали, названной со, укладываются точно четыре остатка, а бензольные кольца боковых цепей располагаются под углом 54° к оси 4-го порядка. У со-спирали водородные связи нелинейны, а пептидные группы несколько отклоняются от плоской конфигурации. Перекристаллизация образца в хлороформе возвращает структуру к правой спирали. В смеси хлороформа и уксусной кислоты поли-(3-бензил-/.-асиартат имеет форму левой а-спирали. Таким образом, у этого полимера конформационное равновесие включает правую а-спираль, ш-спираль, левую а-спираль и беспорядочный клубок. Спираль 4)3 наблюдалась Фразером и соавт. также у поли-8-бензилтио-?-цистеина; в то же время иоли-8-бензил-/.-цистеин имеет а-спиральную форму [149].
