Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
(6,8;3)
(6,7 ;1)
777
L (7,4; 1)
(6,3; 4)
(SHET
(6,4; 2) ¦
L (8,9; 1) J
Рис. Ill 31. Схематическое представление основных результатов и хода решения прямой структурной задачи молекулы секретина
пептида, напротив, менее лабилен и предпочитает находиться преимущественно в свернутой - а-спиральной форме, причем стабильность участка тем выше, чем больше остатков входит в а-спираль. В оптимальных конформациях His'-Arg12 с относительной энергией (Уобщ < 10,0 ккал/моль возможна реализация фрагмента Thr7-Arg12 в четырех состояниях (/6, е^, f5e и ef5) (см. рис. III.31 и табл. III.29), весьма различных по свободной энергии Гиббса.
При сопоставлении результатов расчета додекапептида и пентадекапептида (второй этап) можно отметить ряд специфических, но в то же время естественных (если иметь в виду тот факт, что процесс пространственной организации молекулы гормона является самопроизвольным) особенностей конформационных свойств анализируемой природной последовательности. Прежде всего, расчет показал, что с удлинением цепи, т.е. с увеличением числа конформационных степеней свободы, количество низкоэнергетических структурных вариантов отнюдь не возрастает, как можно было бы ожидать. Это обусловлено высокой избирательностью данного порядка аминокислот, а более конкретно - тем обстоятельством, что только некоторые конформационные состояния присоединяемого к His’-Arg12 трипептида Leu13-Arg,4-Asp15 и только в комбинации с низкоэнергетическими конформациями додекапептида, причем далеко не всеми, приводят к реальным структурным вариантам пентадекапептида. Следствием чего является удлинение жесткого участка, который включает теперь остатки Thr7-Asp15. Примечательно, что самое предпочтительное по энергии и энтропии семейство конформаций His'-Arg12 (VN-/6) дает начало трем дочерним семействам His^Asp15 (V^/c,, VN-/6e/e и Vtr~f&e)-в которые входит подавляющее большинство низкоэнергетических ва-
риантов пентадекапептида. Из 17 конформаций His'-Asp15 с величинами < ^>0 ккал/моль лишь три, имеющие высокую энергию, берут свое происхождение от другой группы додекапептидных конформаций, стоящей как в энергетической, так и в энтропийной шкале на втором месте. Следующие два семейства конформаций His'-Arg12, занимающие в этих шкалах третье и четвертое места, не имеют вообще ни одного своего представителя в наборе низкоэнергетических структур His'-Asp15, иными словами, они оказались непродуктивными.
В принципе аналогичная тенденция обнаруживается при сопоставлении результатов расчета второго и третьего этапов, т.е. при сравнении предпочтительных конформаций пентадекапептида и октадекапептида. Лучший по энергии и самый представительный набор His'-Arg18 а-спиральных конформаций Vtrf\2 происходит от самого выгодного и многочисленного набора Vn-^i фрагмента His’-Asp15. Семейство VN—/6e/e, впервые образовавшееся у пентадекапептида, разбивается при дальнейшем удлинении цепи на две тонкие ветви - VN-/6e/<?e/2 и Vn~f(,efef2e, первая из которых, однако, содержит две низкоэнергетические конформации с различными формами основной цепи (1,7 и 5,1 ккал/моль) (см. табл. III.30). Наименее выгодные у His’-Asp15 варианты VN-/He и VNi-?'t/7 остаются таковыми и у их производных Vи Vn-?t/1() фрагмента His’-Arg18. Следовательно, процесс формирования нуклеации, начавшийся с участка Thr7-Arg12, продолжает распространяться на все большую часть последовательности секретина.
Завершающие этапы конформационного анализа гормона, излагаемые ниже, включают рассмотрение конформационных возможностей пентапептида Arg18-Leu22, а переход от His'-Leu22 к молекуле секретина - двух пентапептидов Gln20-Gln24, Leu22-Val27NH2 и октапептида Gln20-Val27NH2.
Последний шаг в изучении пространственной структуры гормона, в конечном счете, основывался на оптимальных конформациях докоза-пеитида His'-Leu22 с энергией UuCm =s 10,0 ккал/моль и на отмеченных только что конформациях октапептида Gln20-Val27NH2 с энергией С/общ =?
8,0 ккал/моль (см. табл. III.30). Всего было рассмотрено 84 структурных варианта гептакозапептида. Если иметь в виду найденные низкоэнергетические оптимальные состояния молекулы, к которым до некоторой степени условно относим ее конформации с величинами С/общ в интервале 0-10,0 ккал/моль, то основной результат решения прямой структурной .задачи секретина может быть сформулирован следующим образом: пространственное строение гормона в условиях полярной среды представляет собой два семейства конформаций VN-/6e/ee/7-Vc и VN-/I7-VC, отличающихся друг от друга состоянием центрального тетрапептидного участка Arg12-Leu13-Arg14-Asp15 (рис. III.31, табл. III.31); VN и Vc - являются вариабельными N- и С-концевыми фрагментами, состоящими соответственно из шести и пяти аминокислотных остатков. Они могут принимать различные конформационные состояния, мало отличающиеся у свободной Молекулы по энергии. Фрагменты VN и Vc разделены конформационно Жестким участком последовательности Thr7-Leu22, который может находиться в одной из двух практически изоэнергетических пространствен-
