Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
По причинам, отмеченным выше, хорошее совпадение результатов конформационного анализа со всеми имеющимися опытными данными, хотя и является положительным фактом, не может служить строгим критерием правильности теоретического предсказания пространственного строения пептидных молекул. С другой стороны, отсутствие совпадения, как это ни парадоксально, также еще не означает бесспорного доказательства нереальности результатов расчета. В последующем изложении будет показано, что при изучении структурно-функциональной зависимости природного олигопептида прежде всего необходимо иметь представление о всем наборе его низкоэнергетических конформаций, поскольку толь-
посреди них могут находиться биологически активные формы молекулы. Дри изменении окружения происходит энергетическое перераспределение структур внутри этого набора, т.е. смещение положения равновесия дежду одними и теми же конформационными состояниями. Сопоставляя опытные и теоретические данные, следует иметь в виду, что конфор-иационное равновесие олигопептидов чувствительно к вариации внешних условий, и нельзя придавать серьезного значения отсутствию совпадения результатов расчета, выполненного, например, применительно к сильно-яолярной среде, с экспериментальными данными, полученными для пептида в ином окружении. В случае же корректного сопоставления несовпадение теоретических и опытных данных может быть вызвано причинами, яе играющими определяющей роли. Четко наблюдаемое различие будет иметь место, например, при правильном определении всего набора низкоэнергетических конформаций и удовлетворительной оценке геометрии каждого состояния, но при неполном соответствии теоретически найденного расположения конформаций в шкале энергии действительному порядку (достаточна разница в 1,5-2,0 ккал/моль). Если первый момент является принципиальным для изучения функции, то последний не представляется столь уж необходимым.
Итак, рассмотрение современного состояния экспериментального изучения пространственного строения природных олигопептидов можно резюмировать следующим образом.
1. Существующие физико-химические методы исследования структуры олигопептидов не являются универсальными в отношении выбора объекта.
, 2. Непосредственно получаемые с помощью экспериментальных методов данные, за редким исключением, являются косвенными, неоднозначными и усредненными характеристиками конформационных состояний олигопептидов.
3. На основе опытных данных в настоящее время нельзя получить достаточно полного количественного представления о пространственном строении природных олигопептидов в нативном состоянии.
4. Используемый эмпирический подход к поиску структурно-функциональной организации в принципе, а не только в силу сложности объектов исследования, не может обеспечить как в качественном, так в и количественном отношении получение всей необходимой информации о пространственной организации и динамических конформационных свойствах молекул Природных олигопептидов.
5. При оценке достоверности результатов теоретического конформационного анализа олигопептидов данные отдельных физико-химических Методов и их комплекса во многих случаях нельзя считать надежным критерием.
Сложившаяся ситуация в области конформационных исследований и Изучения структурно-функциональной организации олигопептидов диктует Необходимость широкого использования теоретического подхода, что, в свою очередь, делает чрезвычайно актуальным контроль получаемых Результатов. Однозначное решение вопроса, как отмечалось, не может быть получено простым сопоставлением расчетных конформаций со
'0. Проблема белка, т. 3
289
структурными характеристиками молекул, найденными опытным путем с привлечением эмпирических корреляций. Подчеркнем, что в задачу этой главы, как и всей книги, не входило детальное рассмотрение многочисленных физико-химических методов исследования пространственного строения и конформационной подвижности пептидных молекул. Выше дана лишь общая оценка сегодняшней ситуации, которая по мере совершенствования методов может быстро и неожиданным образом меняться. Цель заключалась в ином: во-первых, в демонстрации самоценности теоретического конформационного анализа и уникальности предоставляемой им информации, которая недоступна при использовании экспериментального и эмпирического подходов, и, во-вторых, в выделении специфических особенностей, проявляющихся при сопоставлении результатов расчета с опытными данными о структурах лабильных и достаточно больших олигопептидов.
Для проверки теории пространственной организации олигопептидов, физической молекулярной модели и расчетной схемы априорного конформационного анализа были использованы два подхода. Первый из них не требует для оценки результатов расчета знания экспериментальных фактов о пространственной структуре молекулы. Он основан на выборе для теоретического исследования таких объектов, расчет которых содержит внутренний, автономный контроль своих результатов. Как показано ниже, можно считать с высокой степенью вероятности, что решение конкретной задачи при наличии подобного контроля доводится до конца только при получении правильных результатов. Во втором случае достоверность метода подтверждается путем сопоставления данных теоретического конформационного анализа олигопептидных фрагментов с геометрией соответствующих участков трехмерной структуры белка, установленной с помощью рентгеноструктурного анализа. Поскольку разработанная автором конформационная теория белковых молекул включает все элементы теории пространственной организации олигопептидных молекул, то полное совпадение расчетной конформации с нативной структурой белка можно считать убедительным доказательствам справедливости теоретического подхода к априорному расчету пространственного строения не только природных полипептидов, но и олигопептидов.
