Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Сравнение конформационных возможностей БПП5 с его аналогами
выявило еще одну особенность пространственного, строения природной
2 3
молекулы. Глобальная конформация БПП5 R'-B 1221 —В 21 —L4—R5 (fefe) имеет более плотно упакованную свернутую форму основной цепи по сравнению с лучшими вариантами синтетического аналога. Так, энергия межоста-точных взаимодействий у БПП5 составляет ~ 18,0 ккал/моль, а у [Рго4]-
БПП5------13,0 ккал/моль. Являясь более компактной по форме и более
насыщенной стабилизирующими внутримолекулярными контактами, глобальная структура природного соединения в то же время обладает большими конформационными возможностями в отношении боковых цепей. У молекулы БПП5 в интервал 0-3,0 ккал/моль попадает 19 структурных вариантов формы R-B-B-L-R с семью различными конформационными состояниями боковой цепи Lys2 и пятью Тгр3. У молекулы [Рго4]-БПП5 в этом же интервале находятся восемь вариантов формы
r-B-B-B-R соответственно с тремя и четырьмя состояниями Lys2 и Phe3. Для БПП5 характерно равномерное энергетическое распределение конформаций (0; 0,5; 0,6; 1,2; ... 3,0 ккал/моль). У [Рго4]-БПП5 наблюдается заметный разрыв в величинах энергии глобальной и следующих за ней конформаций (0; 2,4; 2,7; ... 2,9 ккал/моль). Поскольку минимумы потенциальной поверхности природного пентапептида не разделены высокими барьерами, его боковые цепи могут легко совершать взаимообусловленные конформационные перестройки в соответствии с геометрией активного центра рецептора, не повышая заметно при этом своей энергии и не изменяя форму пептидного остова. Отмеченной особенностью обладают также конформации БПП5 альтернативной формы - R-R-R-B-R (Jffe).
Брадикиииипотеицирующий ноиапептид. Основные этапы конформационного анализа более сложного природного брадикининпотенцирующего нонапептида (БПП9) отражены на рис. III.2. На каждой скобе одна из цифр обозначает число рассмотренных конформационных вариантов соответствующего фрагмента, а другая (в скобках) - величину относительной энергии в шкале UQбщ данного фрагмента той конформации, которая входит в глобальную структуру всей молекулы. Наиболее низкоэнергетическая конформация БПП9 представляет собой комбинацию самых низкоэнергетических состояний составляющих ее фрагментов <Glu1-Pro5, Рго5-Не7 и lie7- Pro9 [4, 5]. В общем случае конформационные состояния нонапептида распадаются на 28=256 шейпов пептидного остова и большое количество форм; при учете конформационной специфики четырех остатков Pro в молекуле число шейпов снижается до 16, а число возможных форм основной цепи - до 100. Предварительный анализ фрагментов привел к необходимости рассмотреть 202 конформации БПП9, которые относятся всего лишь к трем шейпам, каждый из которых представлен только одной формой основной цепи. Следовательно, изучение конформационных возможностей отдельных участков последовательности БПП9 выявило значительную дифференциацию их структурных вариантов по форме и шейпу. Резкая энергетическая дифференциация по конформации обнаружилась только на завершающем этапе расчета нонапептида. Как видно из табл. III.3, где приведено распределение конформаций по энергии, наиболее реальными у молекулы БПП9 являются конформации одной формы; энергия же двух других превышает 8,0 ккал/моль.
В глобальной конформации БПП9 стержневым элементом, цементирующим эту компактную структуру, является боковая цепь Arg4. Ее алифатическая часть осуществляет эффективные стабилизирующие взаимодействия с боковыми и основными цепями остатков Тгр3, Pro3, Pro8, Pro9 и Ие7, а полярная гуанидиновая группа образует ионную пару с карбоксильной группой Pro9. Общая энергия внутримолекулярных взаимодействий Arg4 составляет около -25 ккал/моль. При столь эффективных и многочисленных контактах в глобальной конформации имеет место полная согласованность всех ближних и средних взаимодействий. Ее форма цепи Удовлетворяет в максимальной степени взаимодействиям внутри каждого остатка и на каждом отдельном участке и в то же время оказывается предрасположенной к образованию выгодных контактов между всеми
Рис. III.2. Схема конформационного анализа молекулы брадикининпотенцирующего нона-пептида (БПП9)
Для каждого фрагмента указано число рассчитанных структурных вариантов и относительная энергия конформационного состояния (в скобках, ккал/моль), соответствующего геометрии фрагмента в глобальной структуре молекулы
< Glu1 — AsnJ—'Тгр3—Pro4— Arg5—Pro6—Gin7— lie'— Pro9—Pro1 0
Рис. III.3. Схема конформационного анализа молекулы брадикининпотенцирующего декапептида (БПП10)
Для каждого фрагмента указано число рассчитанных структурных вариантов н относительная энергия конформационного состояния (в скобках, ккал/моль), соответствующего геометрии фрагмента в глобальной структуре молекулы
звеньями молекулы. Такой же формой основной цепи обладают еще четыре конформации, энергия которых выше всего на 1-2 ккал/моль. Они отличаются положениями боковых цепей Gin6 и Тгр6 (Хг)-
Брадикиниипотенцирующий декапептид. Аминокислотная последовательность другого природного брадикининпотенцирующего декапептида <GluI-Asn2-Trp3-Pro4-Arg5-Pro6-Gln7-Ile^-Pro9-Pro10 (БПП]0) отличается от последовательности рассмотренного нонапептида БПП9 наличием дополнительного остатка Asn2, что, однако, почти не отражается на потенцирующей способности этого соединения. Практически одинаковая биологическая активность близких по химическому строению БПП9 и БППю может свидетельствовать о сходстве пространственной организации и динамических конформационных свойств молекул, особенно тех участков, которые в наибольшей степени ответственны за специфическое взаимо-
