Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Поли-у-бензил-А-глутамат был первым синтетическим полимером, полученным в высокоориентированной форме, которая была изучена методами рентгеновской дифракции и инфракрасных спектров в поляризованном свете [50, 97]. Полученные данные свидетельствовали в пользу а-спиральной формы полимера в твердом состоянии. Е. Брэдбери, К. Бэмфорд, А. Эллиотт, Е. Амброзе и соавт. [147, 148, 150— 152], Э. Блоут, Г. Фасман и соавт. [99, 100, 153—155], П. Доти и соавт. [101] подробно исследовали вопрос о стабильности а-спирали поли-(3-бензил-/^-глутамата. Выше отмечалось, что поли-(3-бензил-?-ас-партат в растворе хлороформа и дихлоруксусной кислоты образует не правую а-спираль, а левую. Такая структура этого полимера по сравнению с правой спиралью поли-у-бензил-/,-глутамата менее стабильна. Разница в конформационной энергии спиралей с противоположными закрутками у поли-(3-бензил-/^-аспартата менее существенна
34
по сравнению с поли-у-бензил-А-глутаматом. Изучение поли-у-бензил-L-глутамата сыграло исключительно важную роль в утверждении а-спиральной концепции Полинга и Кори. Полимер исследовался в разных агрегатных состояниях многими авторами, использовавшими самые разнообразные методы. В результате было показано, что поли-у-бен-зил-^-глутамат в растворе в зависимости от природы растворителя и молекулярной массы может принимать две регулярные конформации — а-спираль и (3-структуру — и находиться в состоянии флуктуирующего клубка.
В. Луццати и соавт. применили новый метод рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами для определения трансляционного параметра на остаток у полимера в растворе [156, 157]. При малоугловом рассеянии он рассчитывается из опытного значения отношения массы полимера к его длине. В концентрированном растворе поли-у-бензил-А-глутамата в пиридине трансляционный параметр составил
1,5 А, что точно отвечает а-спирали. В разбавленном же растворе Луццати и соавт. получили значение 1,9 А и пришли к выводу, что в этих условиях полимер принимает более вытянутую, чем а-спираль, форму, а именно спираль 3]0. Спираль с тремя остатками на виток и с водородной связью типа 4 —> 1, замыкающей 10-членный цикл, впервые была предложена Хаггинсом [32] и Тейлором [41].
Своеобразное пространственное строение имеют поли-Ь-пролин и полиглицин. В твердом состоянии и в растворах иоли-А-пролин был обнаружен в двух пространственных модификациях, которые отличаются как от а-спирали, так и от (3-структуры. Строение твердого поли-L-пролина II исследовали П. Кован и соавт. с помощью рентгеноструктурного анализа; полимеру была приписана форма левой спирали с винтовой осью третьего порядка, в которой все пептидные группы находятся в транс-конфигурации [158, 159]. Спираль иоли-А-пролина II содержит три остатка на виток, высота которого составляет 3,1 А. Позднее эти параметры были подтверждены В. Сасисекхараном [160, 161]. Структура поли-А-пролина II, согласно наблюдениям Е. Качаль-ского и соавт., стабильна в водном растворе [162—164]. В растворах уксусной и муравьиной кислот полимер принимает иное строение (I). Происходящий в этих средах конформационный переход объяснен вращением вокруг связей N—С' с изменением у пептидных групп транс-конфигурации на цис-конфигурацию. Энергия активации перехода, согласно А. Даунье и А. Рэндаллу, почти такая же, как резонансная энергия амидной группы [165].
У. Трауб и Ю. Шмуэли изучили картину рентгеновской дифракции иоли-А-пролина [166]. Авторы пришли к выводу, что эта модификация имеет форму правой спирали с 3,3 остатками на виток, шагом 1,9 А и цмс-конформацией пептидных групп. Таким образом, иоли-А-пролин не образует а-спирали. Наблюдаемый факт был объяснен двумя причинами. Во-первых, остаток пролина не содержит NH-группы и поэтому не может образовывать водородной связи, которой в то время все еще придавалось исключительное значение в стабилизации а-спирали. Во-2* 35
вторых, пятичленный цикл остатка при его вхождении в а-спираль будет иметь плохие контакты с атомами предшествующих пептидных групп третьего и четвертого остатков. Поэтому пролин в а-спирали может находиться только на ее N-конце, занимая первое или второе положение. А. Сент-Дьердьи и К. Коэн обнаружили обратную зависимость между содержанием пролина и а-спиральным содержанием у фибриллярных белков a-группы k.m.e.f. [167].
Полиглицин выкристаллизовывается в зависимости от природы растворителя также в двух различных формах (I и И). Полиглицин I дает картину рентгеновской дифракции, типичную для (3-структуры. Рентгенограмма полиглицина II точно не соответствует ни одной ранее обнаруженной структуре. Ф. Крик и А. Рич предположили, что полиглицин образует не одноцепочечную спираль, как все гомополипептиды, а скрученную трехцепочечную спираль [168]. Каждая нить этой структуры представляет собой правую спираль с тремя остатками на виток и шагом 3,1 А, похожую на спираль иоли-А-пролина II. Скрученные в большую спираль пептидные цепи связаны вместе пространственной сеткой из трех наборов водородных связей, расположенных перпендикулярно оси волокна. Большая спираль имеет винтовую ось третьего порядка. Структура полиглицина II в виде трехцепочечного жгута была подтверждена данными электронной микроскопии, полученными
