Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
расчетов пространственного строения одного и того же олигопептида не противоречат данным широкого круга экспериментальных работ для этого соединения. Это свидетельствует лишь о малой чувствительности и недостаточных при решении задач такой сложности интерпретационных возможностях физико-химических методов.
Среди исследованных в литературе олигопептидов есть несколько сравнительно высокомолекулярных объектов. Самым крупным из них является N-концевой фрагмент мембранного глобулярного белка мелиттина (20 аминокислотных остатков). Впервые его конформационные возможности с помощью фрагментарного подхода были рассчитаны Шерагой и соавт. [283]. Найденные две низкоэнергетические структуры напоминали друг друга и состояли в основном из ~ 4,5 остатков а-спирали. Похожие конформации фрагмента мелиттина были получены позднее и в работах [284— 286] при использовании других расчетных методов. Результаты теоретического анализа качественно согласуются с данными рентгеноструктурного анализа [287] и ЯМР-спектроскопии [288] о пространственном строении мелиттина в кристалле и растворе.
В недавнем расчете октадекапептида аламетицина С. Г. Галактионовым и Г. Маршаллом [289] предпринята попытка учесть влияние электрического поля на конформацию молекулы, находящейся в водно-липидном слое, путем последовательной подгонки структуры к комплементарному ей профилю поверхности [290, 291]. Результат может представлять интерес для изучения стимулированных аламетицином процесса связывания с мембраной и механизма передачи сигнала.
Конформационный анализ циклического декапептида грамицидина S проводился рядом исследователей [292-297]. В табл. III.35 значения двугранных углов ф, у основной цепи молекулы, рассчитанные М. Дигертом и соавт. [292], П. Де Сантисом и А. Ликвори [294], Ф. Момани и соавт. [296], Р. Скоттом и соавт. [297], сопоставлены с результатами исследований спектров ЯМР, КД, ИК [298, 299] и данными рентгеноструктурного анализа [300]. За одним исключением [296], между теоретическими и экспериментальными моделями нет значительных различий. И те и другие привели к структуре грамицидина S, состоящей из двух Р-складчатых листов, соединенных двумя P-изгибами и скрепленных четырьмя поперечными водородными связями. По форме основной цепи приведенные в табл. Ш.35 конформации находятся в удовлетворительном согласии с кристаллической структурой гидратированного комплекса грамицидина S с мочевиной [301], а также данными двумерной ЯМР-спектроскопии [302].
Среди обсуждаемых исследований конформаций олигопептидов (см. табл. III.33) заметно выделяются работы С.Г. Галактионова и сотрудников своей последовательностью и направленностью на установление общих закономерностей между структурой и функцией низкомолекулярных природных пептидов. Достоинство этих работ заключено также и в Методической части расчетов, их систематичности и использовании единого алгоритма, что облегчает анализ теоретических основ используемого подхода и оценку полученных результатов. Алгоритм С.Г. Галактионова и соавт. [22] строится на представлении конформационной Энергии пептида как суммы энергии перекрывающихся фрагментов за
Рассчитанные и экспериментальные значения двугранных углов (град) основной цепи грамицидина S
Аминокислотный Расчет Эксперимент
[292] [294] [296] [299] [300]
Ф ? Ф ? Ф ? Ф ? Ф ?
L-Val16 -89 127 -82 137 -118 95 -120 120 -120 150
LrOm'1 -143 128 -132 152 -73 107 -110 110 -125 132
Lr Leu1,8 -198 110 -143 82 -102 124 -120 110 -130 100
D-Phe4’9 68 -140 58 -116 -33 -60 55 -110 65 -125
L-Pro510 -75 -16 -68 -31 -57 -60 -60 -40 -83 -12
вычетом энергии общих участков. Например, для тетрапептида X-Y-Z-T соответствующее выражение имеет вид: UXyzt = UXyz + UYzt -Ну/ Процедура отбора конформаций более крупного фрагмента состоит в выделении конформации с минимальным значением энергии и исключении конформаций, энергия которых превышает определенную, наперед заданную величину. Сохранение для последующего расчета всех потенциально перспективных оптимальных структур фрагмента, а следовательно, и молекулы полностью зависит в данном подходе от выбранного значения единой для всего набора критической величины энергии. Расширение энергетического интервала отбора влечет за собой необходимость рассмотрения более значительного количества структурных вариантов. Эго обстоятельство заставляет авторов [22, 48. 50] изыскивать всякого рода модификации расчетной методики, призванные сократить объем вычислительных работ. С целью уменьшения числа рассматриваемых конформаций при одновременном расширении критического интервала энергии С.Г. Галактионов и сотрудники предварительно рассчитывают модели, в которых все аминокислотные остатки, кроме Gly и Pro, заменены остатками аланина. Далее, для модельного пептида определяются все возможные оптимальные конформации, лучшие из которых затем служат исходными структурными вариантами основной цепи реального пептида. В основе этой процедуры лежит предположение о том, что «... иерархия стабильности различных структур олигопептидного фрагмента определяется, в основном, конформацией пептидного остова, от которой зависят' общие пространственные очертания фрагмента и, следовательно, возможность реализации взаимодействий типа "остов - боковая цепь" и "боковая цепь - боковая цепь", роль которых сводится к стабилизации тех или иных пространственных структур, предопределенных конформацией остова» [22. С. 35-36]. Это основополагающее для всех работ группы Галактионова положение, с моей точки зрения, является ошибочным в принципе и как таковое служит причиной некоторых методологических погрешностей, ведущих к неправильным результатам и обобщениям.
