Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
(рфференциации конформаций обоих трипептидов по шейпам; фактически равновероятными для них являются состояния всех возможных структурных типов (ее, ef,fe nff). Более существенная дифференциация наблюдается по формам основной цепи в пределах одного шейпа. Во всех случаях предпочтительными оказываются конформации с R- и В-формами Остатков. Для дальнейшего анализа оставлены наборы низкоэнергетических конформаций His'-Asp3 и Thr5-Thr7 всех четырех типов. В их состав дошли все варианты с R- и В-формами остатков, а у шейпов ее и/е, кроме даго, и с L-формой.
Около 300 конформационных карт ср4-ц/4, построенных при фиксированной в отобранных низкоэнергетических состояниях геометрии трипеп-тидных участков, которые расположены по обеим сторонам Gly4, позволили обнаружить на потенциальной поверхности 262 области низкой энергии. Они отвечали 133 различным формам основной цепи фрагмента His1-Thr7, принадлежащим 64 шейпам, т.е. максимально возможному для гепта-пептида количеству структурных типов. Все они были приняты в качестве исходных приближений для минимизации энергии при вариации углов <р, ц/, со и X- Результаты минимизации показали, что N-концевой гептапептидный участок секретина в своем свободном состоянии обладает большой конформационной свободой. В интервал относительной энергии 0-5,0 ккал/моль попадают 60 его оптимальных конформаций 22-х существенно различных шейпов пептидного скелета, а в интервал 0-10,0 ккал/ моль - 202 конформации 57 шейпов. Самые выгодные по энергии и наиболее представительные по числу низкоэнергетических вариантов (следовательно, предпочтительные и по энтропии) конформации фрагмента His'-Thr7 принадлежат шейпам fffeff (0; 4), efeeff (0,5; 6), effeef (0,6; 6), fffeef (1,0; 10), eeffef (1,9; 2), ffeeff (2,U 3), effeff (2,2; 4); в скобках первое число означает минимальную относительную энергию конформации, а второе - количество конформаций в интервале 0-5,0 ккал/моль. Наиболее низкоэнергетические структуры гептапептида во всех случаях представляют собой комбинации самых выгодных состояний трипептидов. При объединении последних в единый фрагмент возникают дополнительные стабилизирующие взаимодействия, которые, однако, не нарушают взаимодействий, сложившихся ранее на более коротких свободных участках последовательности. Для дальнейшего конформационного анализа были оставлены все конформации гептапептида His'-Thr7 с энергией от 0 до 5,0 ккал/моль.
Совместное рассмотрение тетрапептидов Glu9-Arg12, Argl2-Asp15 и Aspl5-Arg18 вызвано наличием определенной аналогии в их химическом строении, проявляющейся в конформационных возможностях фрагментов. Все они имеют на обоих концах своих цепей остатки, боковые цепи которых несут целочисленные разноименные заряды. Следовательно, уже из общих соображений можно предположить, что наиболее предпочтительными будут у них конформации шейпов, обеспечивающих сближенность первого и четвертого остатков и тем самым образование между ними эффективных электростатических и дисперсионных взаимодействий. Такими шейпами для тетрапептидов являются efe, eff, ffe и fff. Далее можно полагать, что из них самым выгодным будет шейп fff, т.е. виток
а-спирали, стабилизация которого осуществляется не только благодаря сближенности боковых цепей первого и четвертого остатков, но также за счет водородных связей и эффективных взаимодействий в этом случае всех элементов пептидной цепи. У тетрапептида Arg12-Leu13-Arg14-Asp15 с конформациями типа fff могут конкурировать лишь конформации eff аналогичные в отношении отмеченных стабилизирующих взаимодействий и, как и при шейпе fff, обеспечивающие удаленность положительных зарядов боковых цепей остатков Arg12 и Arg14. Относительно высокой энергией у всех трех тетрапептидов должны обладать конформации шейпов еее, eef, fee и fef, у которых значительно менее эффективны взаимодействия между концевыми остатками, а у фрагмента Arg12-Asp15, кроме того, велики дестабилизирующие взаимодействия между сближенными при этих шейпах остатками Arg12 и Arg14. Результаты расчета полностью подтвердили эти соображения.
Дальнейшее исследование пространственного строения секретина трудно было проводить путем прямого перехода от фрагментов His’-Thr7 и Glu9-Arg12 к участку His’-Arg12 из-за конформационной лабильности N-концевого гептапептида. Оказалось целесообразным предварительное рассмотрение конформационных возможностей фрагмента Phe6-Arg12. Его расчет базировался на результатах анализа тетрапептида Glu9-Arg12 и данных о низкоэнергетических состояниях свободных монопептидов Phe, Thr и Ser. Были учтены все конформации Glu9-Arg12 шейпов efe, eff,ffe,fff с энергией, меньшей 5,0 ккал/моль. Другой тетрапептидный участок Phe6-Glu9 представляли в расчете структурные варианты максимально возможных для него восьми типов. Всего было рассмотрено около 250 структур 32 шейпов гептапептидного скелета. Минимизация энергии по углам ф, ц/, (О и % выявила резкую энергетическую дифференциацию конформаций Phe6-Arg12. В интервал 0-10,0 ккал/моль вошло только восемь структур фрагмента, причем все они имеют преимущественно свернутую форму основной цепи, а глобальной является полностью а-спиральная структура.
