Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
доенно его изучение могло оказаться самым необходимым для следующего шага, поскольку позволяло проследить за наиболее существенны-стерическими взаимоотношениями между близко расположенными у цепи и смежными, т.е. валентно-связанными друг с другом, остатками (СМ. гл. 6).
7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ
Главный вопрос, на который требовался однозначный ответ, заключался в получении правильного количественного представления о конформационных возможностях пептида на основе ограниченных наборов предпочтительных конформаций составляющих его фрагментов. Положительный ответ позволяет избежать расчета пептида путем перебора всех Юзможных конформационных состояний его остатков и строить анализ на Поэтапном принципе, предваряя исследование всей молекулы расчетом ее фрагментов. Очевидно, этот принцип будет справедлив и окажется эффективным только в случае избирательной согласованности ближних и федних взаимодействий, т.е. когда конформационные возможности пеп-Шда описываются лишь некоторыми сочетаниями и только низкоэнерге-ТИческих конформационных состояний фрагментов.
Исследования, призванные решить судьбу фрагментарного подхода, по вПожности и конкретным целям рассматриваемых в них задач разделились два уровня. Работы первого из них включали независимый конформа-фонный анализ серии дипептидов с последующим сопоставлением конформационных состояний остатков с оптимальными формами свободных мо-Юпептидов. Работы второго уровня заключались в анализе трипептидов и {Оставляющих их дипептидных фрагментов. Расчет также был независим, ВО исходными у тех и других служили предпочтительные конформации Свободных монопептидов. Рассмотрен ряд ди- и трипептидов, состоявших ю различных по своей природе и конформационным возможностям амино-рислотных остатков.
¦ Полученные результаты оказались обнадеживающими. Во всех без Исключения случаях низкоэнергетические конформации более сложных молекул представляли собой комбинации самых выгодных конформаций более простых. Гармония ближних и средних взаимодействий проявлялась Щсогласованности между различными видами взаимодействий валентно-несвязанных атомов (невалентными, электростатическими, водородными Связями) и конформационными состояниями основных и боковых цепей всех остатков. Существенным оказалось то обстоятельство, что в пред-Вочтительных конформациях, например трипептида, все три аминокислотах остатка и два перекрывающихся дипептидных фрагмента, находясь в Одном из низкоэнергетических состояний соответствующего свободного Ионо- или дипептида, осуществляют ряд дополнительных стабилизирующих взаимодействий.
Таким образом, было показано, что согласованность взаимодействий ®0провождается существенным отклонением от аддитивности и носит
выборочный характер. Именно это свойство пептидных цепей ведет к детерминации конформационных состояний и выделению в конечном счете их из множества единичных пространственных структур. С удлинением пептидной цепи (при соответствующем составе и порядке расположения аминокислотных остатков) резко возрастает избирательность энергии пептида к его конформационному состоянию. Конечно, у исследованных объектов в силу их малости энергетическая дифференциация пространственных форм проявляется в зачаточной форме. Только в двух из рассмотренных примеров, а именно в последовательностях -Phe-Ala- ц -Phe-Pro- отчетливо наблюдаются детерминации конформационных состояний с ростом цепи. Расчет показал, что уже в пентапептидах Phe-Ala-Phe-Ala-Phe и Phe-Pro-Phe-Pro-Phe у центрального остатка устойчивым становится практически единственное конформационное состояние Вь причем в первом случае при В, а во втором при R состоянии соседних остатков.
Выше были отмечены выводы принципиального порядка, которые следовали из анализа простейших пептидов. Они оказались достаточными, как будет видно позднее, для обоснования поэтапного подхода к изучению конформационных возможностей природных олигопептидов и пептидных фрагментов в белках. Наряду с ними исследование ди- и трипептидов позволило сделать ряд менее принципиальных, но важных с практической точки зрения заключений. Их ценность в том, что они позволяют существенно сократить объем вычислительных работ без нарушения строгости расчета. Например, в анализе пептидных фрагментов можно не учитывать ряд конформаций основных и боковых цепей у N- и С-концевых остатков. Для N-концевого остатка достаточно рассмотреть R- и В-формы основной цепи с ориентациями боковой цепи при значениях -60 и 180°, а для С-концевого остатка - R- и L-формы основной цепи с ориентациями боковой цепи при Х\ —60 и 60°. Последствия неучитываемых у первого остатка фрагмента L-формы и угла % —60°, а у последнего - В-формы и угла -180° можно заранее предвидеть. Отмеченные формы L и В отличаются соответственно от В- и R-форм основных цепей С- и N-концевых остатков положением (приблизительно на 180° по углу ф в первом случае и \|/ - во втором) крайних пептидных групп, что мало сказывается на результатах расчета. В этом можно убедиться, обратившись к таблицам предшествующей главы.
