Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Предположение о возможности аддитивного представления энергии обратимой денатурации белка впервые сделано, правда, в неявной форме, в работах Фершта и соавт. [110, 137]. Рассмотрим насколько оно справедливо в самых благоприятных случаях, т.е. при заменах, названных Ферштом ’’ненарушающими делециями” и отнесенных к идеальным мутациям. Результаты экспериментального исследования стабильности соответствующих мутантов представлены в табл. III.2. Прй соблюдении правила аддитивности одинаковые мутации должны приводить к одним и тем же или достаточно близким величинам изменений свободной энергии развертывания цепи, а величина ДДО0 в случае Не —» Ala должна приблизительно равняться сумме изменений энергии AAGd, вызванных заменами Не на Val и Val на Ala. В действительности, опытные значения AAGD попадают в перекрывающиеся
397
широкие интервалы 0,3—1,8 ккал/ моль (Не -» Val), 1,1—4,7 ккал/ моль (Не —» Ala) и 1.3—3.4 ккал/ моль (Val —» Ala), отличаясь в каждом из них приблизительно в шесть, четыре и три раза.
В табл. III.3 сопоставлены величины AAGd, полученные при заменах остатков Asp и Ser барназы, способных образовывать эффективные электростатические контакты и водородные связи, на остаток Ala, лишенный таких возможностей. Полученные Ферштом и соавт. [137] результаты мутаций столь различны, что вряд ли по ним можно сказать что-либо определенное о роли боковых цепей аспарагиновой кислоты и серина в стабилизации трехмерной структуры белка.
В табл. III.4 приведены величины изменений свободной энергии денатурации мутантов, полученных заменой одного остатка нативного белка на существенно отличающиеся по химическому и пространственному строению остатки (Thr —» X, Туг —> X) или заменой различных по своей природе остатков на глицил (X —» Gly). Данные этой таблицы, в отличие от предыдущей, скорее удивляют близостью значений AAGd у мутантов, имеющих столь разные остатки.
Например, замены в последовательности барназы Thr-16 на Arg и Lys-27 на Gly изменяют свободную энергию Гиббса всего на —0,5 и 0,4 ккал/моль, в то время как при заменах Thr-б на Ala и Glu-29 на Gly изменения составляют 2,1 и 1,8 ккал/моль. Следовательно, и здесь энергия межостаточных невалентных взаимодействий не может быть представлена аддитивной суммой неизменяющихся парциальных вкладов.
Такой же вывод с неизбежностью следует из данных, приведенных в табл. III. 5, где сопоставлены величины изменений свободной энергии развертывания белковой цепи, имеющей единичные, двойные и тройную циклические мутации. Легко видеть, что величины AAGD последовательности с заменами двух или трех остатков не являются суммой AAGd двух или трех последовательностей с единичными заменами в тех же местах и на те же остатки, т.е. AAGo(Ala-Ala) = = AAGD(X,->Ala) + AAGD(Xj—>А1а), a AAGd (Ala-Ala-Ala) =
= AAGd(X,—>А1а) + AAGD(Xj—»Ala) + AAGD(Xk—>А1а). При соблюдении аддитивности величина AAGd мутанта (А1а-8-А1а-10) была бы равна около 4,3 ккал/моль, тогда как в действительности она составляет всего 0,4 ккал/моль, а величина AAGd мутанта (А1а-8-А1а-12-А1а-110) должна была бы быть около 1,6 ккал/моль, а она равна -0,1 ккал/моль.
Таким образом, имеющиеся экспериментальные данные о различиях в свободной энергии нативной барназы и ее мутантов про-398
Таблица Ш.З
Изменения свободной энергии развертывания под действием мочевины белковой цепи барназы при замене остатков Asp и Ser на Ala
Asp---> Ala Ser---> Ala
Номер ддо0. Номер aagd,
остатка ккал/моль остатка ккал/моль
8 0,9 31 -0,1
12 0,3 91 1,9
54 3,0 92 2,8
Таблица III.4
Изменения свободной энергии развертывания под действием мочевины белковой цепи барназы при замене некоторых аминокислотных остатков
Thr--->Х X->Gly Тут---X
Номер X AAGj}, Номер X aagd, Номер X дДОв,
остатка ккал/моль остатка ккал/моль остатка ккал/моль
6 Gly 1,2 6 Thr 1,2 13 Ala 3,3
6 Ala 2,1 26 Thr 1,5 17 Ala 2,0
16 Ser 1,7 27 Lys 0,4 24 Phe 0
16 Arg -0,5 29 Glu 1,8 78 Phe 1,3
26 Gly 1,5 103 Phe 0
26 Ala 1,9
99 Val 2,7
105 Val 2,2
Таблица III.5
Изменения свободной энергии развертывания под действием мочевины белковой цепи барназы прн единичной, двойной и тройной заменах аминокислотных-остатков
Единичная замена Двойная замена Тройная замена
X---*А1а AAGB, Ala-Ala AAGd, Ala-Ala-Ala ккал/моль
