Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
* Шейп е означает развернутую форму дипептида, а /- свернутую.
дрэтому для конформаций с формой основной цепи В-R характерны те что и для В-В, типы стабилизирующих взаимодействий при оди-фрговых комбинациях углов Хь Ул боковых цепей S] и s2. Стабилизация за ^ет водородной связи у В-R в целом выражена слабее, чем у В-В. ^конформациях с формой R-L реализация взаимодействий b)-s2 и s,—Ь3
tt(|oиcxoдит иначе, чем в предшествующих вариантах. Взаимодействие j&_52 имеет место при значении угла Xi = -60° для всех ротамеров по углу первого остатка. Поэтому при R-L-форме основной цепи возможна новременная стабилизация за счет взаимодействий Ь] с S] и Sj с Ь3, что иводит к понижению энергии на -3,5 ккал/моль. В некоторых конфор-циях R-L образуются сразу две водородные связи между кислородом |йидной группы S] и водородом основной цепи Ь3, а также водородом s2 и карбонильным кислородом bj. Вследствие значительной дисперсионной и Йвктростатической стабилизации энергия R-L становится сравнимой с Энергией некоторых форм типа В-В и В-R, несмотря на проигрыш по |2онопептидным взаимодействиям (-1,5 ккал/моль). В развернутых формах основной цепи L-В и L-R дополнительная стабилизация и образование ^дородной связи имеют место только между группами Ь] и s2. Из-за lifcHee благоприятных монопептидных взаимодействий и слабых стабилизирующих контактов на дипептидном участке эти формы обладают высокой Энергией.
ж Сопоставим характеристики развернутых форм дипептида -Asn-Asn-С^езультатами расчета конформационных возможностей рассмотренного выше дипептида -Phe-Phe- (см. табл. 11.18 и 11.30). Это представляет шггерес, поскольку атом O' боковой цепи как аспарагина, так и фенилала-ЯИна находится в гибридизации sp2 и также имеет плоскую структуру. Сравнение обнаруживает значительную близость обоих пептидов в отно-
шении характера стабилизирующих взаимодействий и значений углов Xi
2
ррвого остатка и Xi второго, при которых эти взаимодеиствия осуществляются. У дипептида -Phe—Phe- из-за большего размера ароматического кольца стабилизирующие взаимодействия эффективнее, чем у •«Asn-Asn-.
Для всех низкоэнергетических вариантов фрагмента C“CO-Asn-Asn-NHCa со свернутыми формами основной цепи актуальны взаимодействия
It с s2 и Ь] с Ь3. Стабилизация Sj—s2 отсутствует только при % ]-60° и
~ 180°, когда боковые цепи направлены друг от друга. Особенно зна-гельна величина энергии взаимодействия S! с s2 (-3,0 ккал/моль) в свер-фюй конформации дипептида Rn-R31, в которой плоскости амидных gpynn S] и s2 располагаются параллельно друг другу на расстоянии ван-дер-^альсовых контактов. Среди структур, не содержащих водородных Связей, эта конформация является глобальной.
ч При свернутой форме основной цепи вероятность реализации водород-рых связей значительно меньше, чем в случае развернутой формы. Конформации R-В, как всегда, мало отличаются от R-R по геометриче-Ш характеристикам и энергетическому распределению. Взаимодейст-групп Ь] и Ь3 в R-В и R-R несколько ослаблены вследствие электро-
статического отталкивания между основной цепью и боковыми радикалами. В свернутой форме В-L, как и в R-R и R-В, возможна хорошая
1 2
стабилизация S] с s2 при всех значениях углов Xi и Хь кроме -60° и 180°. В большинстве случаев при сближенности боковых цепей появляется вероятность образования водородных связей. Здесь также остается справедливым заключение о том, что реализация водородных связей осуществляется в конформациях с хорошими стабилизирующими взаимодействиями. Состояние L, несмотря на его более высокую энергию по сравнению с другими локальными формами аспарагина, в дипептиде -Asn-Asn- весьма вероятно, что объясняется наличием существенных стабилизирующих взаимодействий, не уступающих, а в ряде случаев превосходящих дополнительную стабилизацию в низкоэнергетических формах R-R и R-В. Известно, что остаток аспарагина по сравнению с другими остатками чаще встречается в трехмерных структурах белков в состоянии L. Отметим также, что в свернутых формах R-R, R-В и В-L боковые цепи остатков Asn не образуют водородных связей с остовом фрагмента, т.е. взаимодействия типа b,-sy на дипептидном участке не создают дополнительную стабилизацию p-изгибов пептидной цепи. При расчете фрагмента -Asn-Asn- выяснилось, что в развернутых и свернутых формах дипептида образование водородных связей в пределах одного остатка, обнаруженных у метиламида Ы-ацетил-/.-аспарагина [125], приводит к дестабилизации взаимодействий bj с s2, b3 с sb S) с s2 и в целом не дает понижения конформационной энергии.
Конформационный анализ второго дипептидного фрагмента C“CO-Asn-Asp-NHCa выполнен при ионизированном состоянии боковой цепи остатка аспарагиновой кислоты. Расчет показал, что у этого дипептида при свернутых, и развернутых формах основной цепи водородные связи образоваться не могут. Между Ь3 и si они не возникают из-за значительных дестабилизирующих монопептидных взаимодействий в остатке Asp при необходимых для их образования значениях углов вращения. Водородная связь между Ь] и s2, в образовании которой у -Asn-Asn принимает участие NH2-rpynna боковой цепи второго остатка, в случае -Asn-Asp- также невозможна. Нереально и возникновение водородной связи между Sj и s2 из-за значительного электростатического отталкивания атомов кислорода.
