Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
Большой интерес, прежде всего при поиске антивирусных лекарственных препаратов, представляет знание процесса димеризации HIV-1 протеиназы. Особого внимания здесь заслуживает вопрос о том, происходит ли ассоциация молекул без изменения их пространственного строения, или этот процесс сопровождается конформационной адаптацией партнеров. Если изменения имеют место, то открывается возможность воспрепятствовать образованию активного комплекса путем такого целенаправленного воздействия на молекулы фермента, которое сделало бы невозможным конформационные перестройки, необходимые для их объединения. Быть может, такое направление развития антивирусной терапии окажется наиболее перспективным в силу исключительности механизма образования активных форм ретровирусных протеиназ по сравнению с аспартатными протеиназами из других источников. Однако непосредственно наблюдать трехмерную структуру отдельной молекулы HIV-1 протеиназы, чтобы сопоставить ее со структурой субъединицы в димерном комплексе, не представляется возможным, поскольку фермент кристаллизуется лишь в форме димера. Поэтому для решения
89
Смещения Смещения
а
8
7
в
О 5
4
3 2 1 О
ш
о
5
О
ь
03
mlL
«А»
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320
Аминокислотная последовательность
°<
а
о
ш
о
s
о
|г----1|
rnmflwrtiiit П иыУ 1 б (шяшшш 1 1 IWlflhnfbtTTwrmfn 1н л hwmnftnri
10 20 30 40 50
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190
Аминокислотная последовательность
Рис. 1.20. Смещения атомов С° в молекулах димерной HIV-1 протеиназы при образовании невалентного комплекса с ингибитором JG-365 (а) и 1 молекуле ризопуспепсина при образовании невалентного комплекса с ингибитором (б)
задачи остается теоретический путь — априорный расчет конформации свободной молекулы HIV-12 протеиназы по известной аминокислотной последовательности.
На рис. 1.21 приведены проекции пространственной структуры одной из субъединиц в нативном димерном ассоциате, на рис. 1.22 - расстояния между атомами С“ аминокислотных остатков той же структуры (так называемая карта Кунтца, дающая представление о сближенности остатков в конформации белковой молекулы). Из рис. 1.21 и 1.22 видно, что первые девять N-концевых и последние шесть С-конце-вых остатков последовательности не взаимодействуют друг с другом и с остальной частью молекулы из-за своей удаленности. Развернутые конформационные состояния этих фрагментов наиболее благоприятны для межмолекулярных взаимодействий, которые они осуществляют в структуре каталитически активного димера HIV-1 протеиназы (рис. 1.18 и 1.19). Выше отмечалось, что именно межмолекулярные контакты четырех концевых групп двух последовательностей вносят основной вклад в стабилизацию димера. В то же время развернутые формы участков 1—9 и 94—99 энергетически невыгодны для свободных молекул фермента, и их реализация в разбавленном растворе маловероятна. Следовательно, в процессе димеризации должен происходить конформационный переход от свернутых форм, выгодных для свободных молекул, к развернутым, предпочтительным для ассоциированных. Из рис. 1.21 и 1.22 столь же очевидно, что одновременно должно изменяться также конформационное состояние флепа 45—57, которое в комплексе определяется взаимодействиями с флепом второй молекулы и, возможно, с димером смежной элементарной ячейки.
Из только что сказанного очевиден возможный путь поиска терапевтических средств защиты здоровья человека от ретровирусов, в частности, вируса иммунодефицита человека — создание препаратов, препятствующих димеризации молекул аспартатных протеиназ. Без этого невозможно функционирование фермента, а следовательно, и реализация жизненного цикла вируса.
Другой подход к получению необходимых лекарств связан с созданием особых ингибиторов ретровирусных аспартатных протеиназ. Среди требований, предъявляемых к свойствам ингибиторов, главное и самое трудновыполнимое касается избирательности их действия. Ингибиторы, обладающие терапевтическим эффектом, должны быть, прежде всего, специфичными до такой степени, чтобы, дезактивируя ретровирусную протеиназу, не нарушать нормального функционирования как аспартатных, так и других протеолитических ферментов клетки-хозяина. Для целенаправленного поиска ингибиторов, удовлетворяющих этому требованию, необходимо располагать количественными данными о всех стадиях каталитического акта вирусной протеиназы, аналогичными сведениями о механизмах функционирования протеиназ инфицированной клетки и методом решения обратной структурной задачи, т.е. конструирования химического строения ингибитора по наперед заданной пространственной форме. В связи с проблемой специфичности фермент-субстратных взаимодействий особое значение
