Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Наблюдаемая аналогия в распределении конформаций по энергии -Asn-Asp- (как -Asn-Asn-) и -Phe-Phe- указывает на то, что электростатические взаимодействия и водородные связи не вносят существенных изменений в величины относительных энергий. Таким образом, сте-реохимическая природа боковой цепи (общим для аспарагина, аспарагиновой кислоты и фенилаланина является плоское расположение валентных связей атома С^) определяет характер невалентных взаимодействий и специфику конформационного распределения. Стабилизирующие невалентные взаимодействия между соседними остатками уже приводят к заметной дифференциации конформаций дипептидных фрагментов, существенно не нарушаемой учетом электростатических взаимодействий и образованием водородных связей. Это может служить определяющим фактором при расчете более сложных пептидов.
Конформационный анализ трипептидного фрагмента CaO-Asn-Asn-Asi^nhc« дает возможность рассмотреть состояние центрального остатка *спарагина при одновременном воздействии на него с обеих сторон остатков аспарагина и аспарагиновой кислоты и, имея результаты анализа соответствующих дипептидов, оценить конформационную специфику фрагмента и роль взаимодействий между непосредственно не связанными концевыми остатками. Выбор нулевых приближений трипептида, как и ранее, произведен на основе монопептидных форм Ac-Asn-NHMe и Дс-Asp-NHMe, т.е. независимо от результатов расчета дипептидов. Для форм основной цепи последовательности -Asn-Asn-Asp- с R- и В-формами остатков рассчитан весь набор конформаций. С L-формой рассмотрены все варианты, в которых один из остатков Asn имеет эту форму. Энергия 1224 составленных таким образом структурных вариантов была промини-мизирована при вариации 12 переменных двугранных углов основной и боковых цепей. Полученные величины UQбщ распределились в интервале ©г-12,0 ккал/моль. В расчете учтена возможность образования водородных (вязей между звеньями Ь4 и sb bj и s3, b4 и bj, Sj и s3. Расчет показал, что jjfcteт водородных связей не вносит заметных изменений в распределение Наиболее выгодных конформаций по энергии.
Для низкоэнергетических вариантов с развернутыми формами трипеп-|||да В-В-В и B-B-R характерно наличие дополнительного взаимодействия между боковыми цепями S! и s3, которое достигает •*2,5 ккал/моль (табл. 11.31). Это взаимодействие осуществляется без рачительного ослабления контактов в пределах моно- и дипептидных участков. Так, у конформации В21-В31-В31 энергия монопептидных
# дипептидных взаимодействий составляет соответственно 2,3 и <>5,7 ккал/моль; суммирование энергий изолированных фрагментов B2i-B3] ЙВ31-В31 дает 2,3 и -6,5 ккал/моль. Стабилизация за счет новых три-Лптидных взаимодействий (-2,0 ккал/моль) вдвое превышает повышение |&ергии дипептидных взаимодействий. Но так бывает не всегда. На-к>имер, в конформации Вп-Ви-В31 монопептидные и дипептидные взаимодействия равны 0,7 и -3,7 ккал/моль. Суммирование же соответст-%ющих величин трех свободных монопептидов и двух дипептидов •^Asn-Asn- и -Asn-Asp- дает 0,6 и -4,8 ккал/моль. Энергия дополнительных трипептидных взаимодействий составляет всего -0,5 ккал/моль. Следовательно, ухудшение дипептидных взаимодействий не компенсируется образованием новых контактов.
В целом развернутые формы для трипептидной последовательности ^Asn -Asn-Asp- нереальны, так как относительная энергия даже самых
Й>едпочтительных вариантов этой группы составляет -3,0 ккал/моль. апомним, что в трипептидах с ароматическими остатками формы В-В-В ф B-B-R, напротив, они самые выгодные из-за эффективных контактов Увпа s,—by на дипептидных участках и существенной трипептидной стабилизации (см. табл. 11.25 и 11.28). Водородные связи между первым и жретьим остатками в таких формах образуются как раз в тех кон-¦ормациях, в которых сильны взаимодействия S] с s3. Однако допол-рИтельная стабилизация за этот счет не превышает-0,5 ккал/моль, т.е.
Энергия внутри- н межостаточиых взаимодействий некоторых коиформаций различных шейпов пептидного скелета фрагмента C“CO-Asn-Asn-Asp-NHC“
Шейп Форма основной цепи ^общ’ Энергия взаимодействия на участках,
ккал/моль ккал/моль
монопептидных дипептидных
bi-s. b2-s2 b3-s3 b,-bj b,-s.
ее В21“В31“В31 2,8 0,6 1,1 0,6 0,2 2,0
ef Вп-Кц-К31 0,8 0,2 0,4 0,8 0,3 0.2
fe R33_B3l_R31 3,4 0,3 0,9 0,8 0,4 04
ff Ru-R,i-Ru 0 0,5 0,7 0,1 0,7 05
роль водородных связей здесь невелика. В полусвернутых формах фрагмента -Asn-Asn-Asp- новыми по сравнению с дипептидными фрагментами являются взаимодействия между звеном Ь] и крайней боковой цепью (в форме R-B-B —2,5 ккал/моль) и Ь4 с s, (в форме B-R-R
---2,0 ккал/моль). Несмотря на сближенность звеньев Ь4 и sb в B-R-R
эффективная водородная связь образуется только в двух случаях (см табл. 11.31). Среди свернутых конформаций трипептидного фрагмента наиболее предпочтительные имеют формы R-R-R и R-R-B; 40 из них попадают в интервал 0-3,0 ккал/моль (в 17 энергия <2,0 ккал/моль). Это происходит вследствие более существенной стабилизации структур на уровне как моно- и дипептидных, так и трипептидных взаимодействий. Для них характерны контакты bs с Ь4 (—1,3 ккал/моль) и с s3 (—2,0 ккал/моль). Дифференциация конформаций со свернутыми формами по энергии обозначена наиболее резко: энергетический разброс достигает 8,0 ккал/моль (R31-R2i-R2i). Образование а-спиральной водородной связи (5 —> 1) между крайними группами СО и NH малореально, так как из 108 конформеров с формой R-R-R благоприятная ориентация этих групп у свободного фрагмента CaCO-Asn-Asn-Asp-NHCa имеет место лишь в единичных случаях. Энергия конформаций, у которых один из остатков Asn находится в форме L, как правило, превышает 4,0 ккал/моль. Только среди конформеров с формой В-L—В имеется несколько вариантов с энергией, близкой, например, энергии самых предпочтительных вариантов с развернутой формой В-В-В. Так, у B21-L21-BH величина U0бш равна 2,7, а у B22-L32-B]j - 3,0 ккал/моль.
