Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
ляется небольшое количество реальных низкоэнергетических структур. В интервал 0-5,0 ккал/моль попадают конформации только трех форм основной цепи, принадлежащих шейпам fefe и fffe. Энергия конформаций других шейпов близка сумме величин соответствующих состояний свободных фрагментов.
Предпочтительные конформации БПП5 имеют шейпы основной цепи ffle и fefe. Их преимущество перед другими рассчитанными конформациями молекулы не может быть объяснено только тем, что они представляют собой сочетания выгодных конформационных состояний перекрывающихся фрагментов (I) и (II) и не отличаются от большинства вариантов других шейпов. Расчет показал, что низкая энергия некоторых конформаций fffe и fefe связана главным образом с реализацией возможности, предоставляемой только этими шейпами, образовывать эффективные стабилизирующие взаимодействия между удаленными в последовательности остатками. При шейпе fefe возможны дополнительные взаимодействия на тетрапептидном участке между остатками Lys2 и С-конце-вым фрагментом молекулы. Действительно, они возникают в большом числе конформаций формы R-B-B-L-R при состояниях боковой цепи лизина $2. со значениями углов Хь Хг ~ 60, 180° (12), 180, 60°(21) и 180,
180°(22); более выгодно положение 12. В глобальной конформации 2 3
R1_Bi22i~B2i-L4-R5 гидрофобная часть боковой цепи Lys2 взаимодействует с пептидной группой Ь5 (- 4,3 ккал/моль), а ее положительно заряженная группа +N^H3 - с отрицательно заряженной карбоксильной группой Pro5 (-6,7 ккал/моль). Столь сильные дополнительные взаимодействия на тетрапептидном участке не нарушают, однако, стабилизирующих контактов s2 с элементом основной цепи Ь4 (-3,4 ккал/моль), характерных для свободного фрагмента (I); сохраняются также другие благоприятные взаимодействия на моно-, ди- и трипептидных участках. Общий эффект взаимодействий боковой цепи Lys2 в глобальной конформации
2 3
R'-B j221 -В21 -L4-R5 составляет около -15 ккал/моль. Энергия UQбщ других
предпочтительных конформаций с формой основной цепи R-B-B-L-R
определяется в основном величиной стабилизирующего вклада Lys2. При
значении угла Xi —60° цепь s2 ориентирована в противоположную от Pro5
сторону и существенных стабилизирующих контактов не образует. Луч-
2 3
шая конформация этой формы с Xi — 60° (R1-B 3232-B32-L4-R5) проигрывает глобальной 7,4 ккал/моль.
Низкоэнергетическая конформация с формой R-B-R-B-R шейпа fefe (Uo6ui = -2,2 ккал/моль) имеет практически те же дополнительные Взаимодействия Lys2 на тетрапептидном участке. Однако они могут реализовываться только при одном положении боковой цепи лизина: Хь Хз ~ 180°, Хг> Уа ~ 60° (2121) (при форме R'-B2-B3-L4-R5 этого же шейпа Таких положений, по крайней мере, семь). Форма R-B-R-B-R, кроме Того, не обеспечивает одновременно с взаимодействиями b5-s2 и c-s2
2 3
Взаимодействия s2 с b4, которое у Ri-B2i2i-Rii~B4-R5 составляет всего
2 3
“0.6 ккал/моль (в конформации R’-B i22i—B2i—L4—R5 вклад Ub4^2 равен 9* 259
3,5 ккал/моль). Следовательно, можно заключить, что форма R'-B2-R3_
B4-R5 значительно менее предпочтительнее формы R1-B2-B3-L4-R5 по
энтальпии и энтропии. Поэтому она менее перспективна для молекулы
БПП5. В конформациях шейпа fffe вследствие сближенности N- и С-концов
основной цепи могут осуществляться взаимодействия на тетра- и пента-
пептидном участках. Тем не менее, в самой низкоэнергетической кон-2 3
формации^ (R1-R3223-Rn-B4-R5, UoCm = 2,0 ккал/моль) эти взаимодействия на 5 ккал/моль менее эффективны, чем дополнительные взаимодейст-2 3
вия в R'-B i22i-B2i-L4-R5 (t/общ = 0 ккал/моль), что связано с большей удаленностью боковой цепи Lys2 от С-концевого участка молекулы. Потеря ~ 8 ккал/моль за счет ослабления контактов b5-s2 и c-s2 лишь частично компенсируется дальними взаимодействиями с-г (-1 ккал/моль), г-Ь5 (-1,5 ккал/моль) и b2-s2 (-0,8 ккал/моль). Для конформаций с формой R--R-R-B-R характерна более жесткая ориентация боковой цепи Тгр3. В низкоэнергетических конформациях она принимает только положение Хь Хг ~ 60, 90° (11), образуя стабилизирующие взаимодействия с элементами г, s2, s4 (в сумме около - 4 ккал/моль). Конформации этой формы с боковой цепью Тгр3 в положении 180° и Хг ~ 90, -90° (21, 22) проигрывают глобальной структуре более 7 ккал/моль. Меньшей конформационной свободой при форме R^R^R^B^R5 обладает и боковая цепь Lys2. Практически во всех низкоэнергетических вариантах она ориентирована в сторону N-конца (Xi —60°). Таким образом, конформации типа R1-R2-R3-B4-R5 (fffe) уступают по энтальпии и энтропии конформациям R'-B^B^IA-R5 (fefe). Несмотря на это обстоятельство, нельзя исключить возможность их реализации в сильнополярных средах или при специфическом взаимодействии ионной пары +N^H3 COO- молекулы БПП5 с рецептором, т.е. при значительном ослаблении взаимодействия e-s2.
