Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
мятиды. длина которых не превышает 4-5 остатков. Уже их расчет Ьбует минимизации порядка 10б исходных приближений, что исключает Ьможность исследования конформационной гетерогенности аминокислот-Ьа последовательности и определения жестких и лабильных фрагментов.
Второй идейной основой метода конформационного анализа пептидов и
Еков явилась физическая теория их структурной организации. Основные ожения теории, с одной стороны, представляют собой следствия би-жационной теории свертывания белковой цепи, а с другой, отражают (К>йства, присущие нативным конформациям всех белков. Постулированные в теории предпочительность внутримолекулярных взаимодействий Цинокислотной последовательности перед ее взаимодействиями с молеку-
Simh растворителя и согласованность между всеми внутриостаточными Нижними) и межостаточными (средними и дальними) взаимодействиями ЦЙчсрыли принципиальную возможность для поэтапного подхода к реше-1к1Ю обсуждаемой проблемы (см. разд. 2.2). Доказательство справедливости теории бифуркаций и физической теории структурной организации Цвптидов и белков, в частности, предположения о согласованности в |йтивном состоянии молекул всех ближних и дальних взаимодействий (Ьлентно-несвязанных атомов есть главная, решаемая в последующих павах, задача этой книги. Сейчас лишь отметим, что рассмотренные даше результаты независимых расчетов оптимальных конформаций множества моно-, ди- и трипептидов не вступили в противоречие с имеющимися экспериментальными данными и сделанными предположениями о Механизме сборки и структурной организации белка.
Особенно важными для опробации термодинамической и физической теорий и созданного на их основе расчетного метода оказались следующие Ява результата конформационного анализа простейших пептидов. Во-первых, было обнаружено, что конформационные возможности амино-|Шслотных остатков в белках почти полностью определяются ближними взаимодействиями. Влияние даже смежных по цепи остатков не ведет к Яовышению энергии, а проявляется лишь в характере распределения Информационных опытных значений двугранных углов ф, \|/ в пределах Низкоэнергетических областей потенциальных поверхностей изолированных молекул метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. Впервые это было установлено Е.М. Поповым и Г.М. Липкиндом в 1971 г. [108, 109]. Во-вторых, проведенный анализ позволил сделать заключение о разном характере и противоположной направленности ближних взаимодействий, с .одной стороны, и средних и дальних взаимодействий, с другой. Первые ЛЮгут проявляться только на небольших расстояниях между валентно-несвязанными атомами, чаще всего соответствующих области их отталкивания. Энергия этих взаимодействий возрастает с уменьшением расстояния пропорционально -г-12. Если в пределах остатка и возникают Дисперсионные, притягивающие атомы друг к другу взаимодействия, то их Энергетический вклад не может диктовать выбор конформационного состояния, поскольку таких контактов мало, а минимумы каждого из них *а отрицательной ветви потенциальной кривой, как известно, неглубоки (-0,1 ккал/моль) (см. рис. I 2 и 1.3). Кроме того, энергия дисперсионных взаимодействий изменяется пропорционально ~г~ь, т.е. несравненно мягче
изменения энергии отталкивания. Влияние средних и дальних невалентных взаимодействий аналогично по своей природе и направленности влиянию растворителя, который может сместить положение конформационного равновесия в наборе низкоэнергетических по ближним (внутримолекулярным) взаимодействиям пространственных форм, но не может сформировать новую конформацию растворенной молекулы, не согласованную с мощными силами отталкивания. Тем самым обосновывается предположение о гармонии всех видов невалентных взаимодействий атомов в структурной организации молекул пептидов и белков. Последующее изложение многократно подтвердит этот тезис.
Наконец, следует отметить еще одну важную особенность рассматриваемого метода конформационного анализа. Она явилась прямым результатом исследования простейших пептидов и заключается в создании структурной классификации аминокислотных последовательностей, охватывающей все многообразие пространственных форм и обоснованной экспериментально и теоретически. Главная ценность разделения пептидных структур на конформации, формы и шейпы состоит во впервые появившейся возможности перейти от необходимости анализа всех комбинаций низкоэнергетических конформаций свободных аминокислотных остатков, образующих данный пептид (их количество превышает 10", где п - число остатков в цепи), к анализу отдельных представителей, дающих объективную информацию о конформационных вариантах больших таксономических групп.
ЛИТЕРАТУРА
1. Kurland RJ„ Wilson ЕВ. // J. Chem. Phys. 1957. Vol. 27. P. 585-592.
2. Costain C.C., Dowling J.M. II Ibid. 1960. Vol. 32. P. 158-165.
3. Davies M„ Evans J.C. // Ibid. 1952. Vol. 20. P. 342-351.
4. Ladell J., Post В. Ц Acta crystallogr. 1954. Vol. 7. P. 559-564.
5. Kimura М., Aoki М. II Bull. Chem. Soc. Jap. 1953. Vol. 26. P. 429-434.
