Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Стерические напряжения не возникают только при согласованном изменении углов %2 Не9 и Хз Lys17. При этом улучшаются взаимодействия боковых цепей остатков Не9 и Lys17 и образуется водородная связь e-+NH3-rpynnbi Lys17 именно с той карбонильной группой основной цепи, которая выпадает из системы водородных связей спирали Cys3-Ile9 при формировании первой дисульфидной связи. Наличие такой тонкой согласованности взаимодействий различных участков пептидной цепи, достигнутой благодаря их точному геометрическому соответствию, по-видимому, служит веским доводом в пользу реальности рассчитанной структуры тертиапина.
Следует подчеркнуть, что именно ван-дер-ваальсовы взаимодействия формируют структуры, в которых остатки Cys3 и Cys14, а также Cys5 и Cys18 оказываются сближенными на расстояние, необходимое для образования дисульфидных связей, расположение которых соответствует экспериментально полученной схеме. С другой стороны, только после образования этих связей избирательно стабилизируется единственная конформация основной цепи молекулы. Автоматическое сближение остатков цистеина при расчете плотноупакованных структур является хорошим контролем правильности найденной конформации, так как фиксация конформационных углов основной цепи допускает лишь незначительные (на 1,5-2 А) изменения расстояний между CP-атомами цистеинов, необходимые для формирования дисульфидных связей. На заключительном этапе расчета (см. рис. III. 12) уже для целой молекулы тертиапина рассматривались конформационные возможности боковых цепей и коротких N- и С-концевых участков, расположенных за пределами системы дисульфидных связей. Участок Gly19-Lys20-Lys21 молекулы тертиапина лабилен в интервале 0-6 ккал/моль у него имеется восемь различных конформаций основной цепи, относящихся к четырем типам.
Бициклическая конформационно жесткая область молекулы состоит из двух а-спиральных фрагментов Ala^Ile10 и Ile10-Cys14 и короткого нерегулярного участка Cys14-Cys18 (рис. III. 15). Здесь структура основной цепи
детерминируется однозначно и подвижность большинства боковых цепей существенно ограничена в результате их плотной упаковки: изменение углов Xi и Хг большинства остатков приводит к увеличению энергии на 4 ккал/моль и выше Наиболее подвижны боковые цепи Asn4, Arg7 и Met13. Оптимальная конформация тертиапина имеет 12 внутримолекулярных водородных связей. Восемь из них образованы пептидными группами на спиральных участках Leu2-Ile9 (Ala^O.-.HNCys5, Leu2CO...HNAsn6, Cys3CO...HNIle8, Asn4CO...HNIle8, Asn6CO...HNIle9, Asn6CO...HNIle10) и Pron-Met13 (Ile10CO...HNMet13, Ile10CO...HNCys14) Четыре водородные связи образуются между основной и боковыми цепями остатков: Cys5CO...e-+NH3Lys17, Trp15NH...OC(NH2)Asn6, AlaI+NH3... ...OC(NH2)Asn4, Lys21CO...e-N+H3Lys16. Последние две связи легко разрываются при изменении состояний боковой цепи остатка Asn4 и участка Gly19-Lys20-Lys21. Равновесные расстояния г0 н водородных связей Asn6CO...HNIle9 и Ile10CO...HNMet13, характерных для спирали Зю, увеличены до 2,1 А, а у остальных связей находятся в диапазоне 1,75-1,95 А.
В найденной для молекулы тертиапина трехмерной структуре (размером ~13х 19 х 20 А) все заряженные группы расположены на поверхности компактной глобулы, удалены друг от друга и направлены в окружающую среду. Почти все группы С-0 и N-H погружены в глобулу и образуют водородные связи. Все это результат априорного расчета. Конформация тертиапина не похожа на структуру рассмотренного ранее апамина, содержащего такую же систему дисульфидных связей, однако отличающегося по функции. Аминокислотные последовательности апамина и тертиапина имеют разное число остатков и совпадают между собой только на N-концевом участке (Cys-Asn-Cys).
10.4. MCD-ПЕПТИД
MCD (must cell degranulating)-nenTHfl, как тертиапин и апамин, - минорный компонент пчелиного яда. Аминокислотные последовательности MCD-пептида и тертиапина обнаруживают признаки гомологии (рис. III. 16), что, по-видимому, указывает на их эволюционное происхождение от общего предшественника. Различие в химическом строении двух пептидов привело к появлению и существенного функционального отличия. MCD-пептид действует на соединительную ткань. В низких концентрациях (10-9 мг/кг) он индуцирует выброс гистамина и серотина из тучных клеток (что отражено в его названии), а при более высоких дозах (10_3 мг/кг) обладает ярко выраженной противовоспалительной активностью (замедляет развитие опухолей, препятствует увеличению проницаемости кровеносных сосудов под действием различных воспалительных агентов и ингибирует синтез простагландина Еь участвующего в развитии вторичной стадии воспалительного процесса).
Конформационный анализ MCD-пептида [101] строился по тому же плану, что и анализ тертиапина. Расчет включал четыре этапа. На первом этапе проводился поиск компактно упакованных структур (нуклеа-ций), образующихся на начальной стадии свертывания пептидной цепи.
рис. III. 16. Аминокислотные последовательности тертиапина (а) и MCD-пептида (б) Выделены гомологичные участки и указана система дисульфидиых связей
