Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Прежде чем рассмотреть предположение о доминирующей роли в структурной организации пептидов взаимодействий элементов основной цепи по существу, отметим иллюзорность самой надежды сделать на такой основе решение задачи более строгим и упростить расчет. При объективном подходе к анализу это предположение нисколько не облегчает вычислительную процедуру, а даже, напротив, усложняет ее. Для каждого фрагмента приходится теперь сталкиваться с проблемой выбора критического интервала не один раз, а дважды - для аланиновой модели и реального пептида, причем в первом случае неопределенность в выборе никак не меньше, чем во втором. Для иллюстрации сказанного приведем цифры, полученные для тетрааланина. Полностью развернутая структура его основной цепи (В-В-В-В) проигрывает а-спиральной форме (R-R -R-R) около 8,0 ккал/моль. Исключение такой структуры будет неоправданным шагом, поскольку у реальных гетерогенных тетрапептидов при оптимальной укладке боковых цепей она практически изоэнер-гетична, а иногда даже предпочтительнее а-спирали. Если же включить в расчет развернутую форму основной цепи, т.е. выбрать для модельного пептида энергетический интервал отбора 0-8,0 ккал/моль, то через него пройдут практически все возможные конформационные состояния основной цепи тетрапептида с R- и В-формами остатков и многие состояния с L- и даже с Н-формами. Говоря о принципиальной ошибочности обсуждаемого предположения, я имел в виду несостоятельность утверждения авторов [22] о доминирующем значении основной цепи в определении конформационных возможностей пептидов. Если бы это было так и составляющая пептидный остов в среднем одна треть всех атомов, действительно, детерминировала положения других двух третей атомов, принадлежащих боковым цепям, то все природные олигопептиды и белки должны были бы иметь или одинаковые формы основной цепи, или очень Ограниченное их количество. Что же касается синтетических олиго- и полипептидов, построенных из остатков Gly и Ala, фактически лишенных боковых цепей, то их пространственное строение должно было бы описываться единичными жесткими структурами, а не состоянием статистического клубка, что имеет место в действительности. Предположение С.Г. Галактионова и соавт. [22] далеко от реальной картины. Вариации пространственных форм основной цепи у белков столь же множественны, как и вариации порядка расположения в этой цепи 20 стандартных аминокислотных остатков.
' В табл. III.36 приведены энергетические характеристики двух тетра-Пептидов, содержащих одни и те же остатки и обладающих одинаковой по составу основной цепью. Тетрапептиды отличаются только порядком расположения аминокислот в цепи; в первом случае - это Phe-Trp-Leu-Ala, а во втором - Leu-Ala-Phe-Trp. Этого обстоятельства оказалось Достаточно для существенного изменения конформационных возможностей тетрапептида. Из представленных в табл. III.36 результатов расчета ~ 1000 вариантов всех структурных типов каждого фрагмента видно, что у Первого тетрапептида неоспоримым энергетическим преимуществом 9бладает а-спиральная оптимальная конформация. Лучший вариант второго структурного типа {fef) уступает ей 4,2 ккал/моль. Конформации с
Энергетические характеристики (ккал/моль) глобальных конформаций восьми шейпов пептидного скелета тетрапептидных фрагментов
Шейп Конформация ^общ Вид взаимодействия Энергия взаимодействия
b|-bj *>,---Sj srsj U щи
CVO-Phe-Trp-Leu-Ala-NHC0
еее BUB|3B21B 8,0 -1,6 -7,1 -6,0 -42,3 7,3 0,2
eef B2|BI3R32B 5,8 -0,7 -8,6 -5,8 -45,2 7,9 0,3
eff B31R13R21R 4,6 -5,8 -4,2 -5,7 -46,0 7,6 0,2
Iff RuR|3R21R 0 -9,6 -5,4 -6,1 -50,3 7,2 0,3
ffe R„R„B2,R 5,9 -*,0 -6,3 -5,4 -44,8 7,7 0,2
fee riiB33B32R 9,9 -1,0 -6,2 -6,4 -40,3 7,1 0,3
fef R11B22R32R 4,2 -2,4 -6,6 -4,9 -47,1 7,7 0,8
Ф BHR13B21R 4.6 -0,8 -8,9 -6,5 -46,6 7,7 0,7
Ca-CO-Leu-Ala~Phe-Trp-NHCa
eee B2iBB3,B33 1,8 -0,3 -11,2 -7,1 -47,3 7,6 0,4
eef B2iBrhri, 0,6 -2,9 -9,3 -7,6 -41,9 7,2 0,2
eff B31RR.1R21 0 -6,9 -5,5 -7,9 -49,6 7,7 0,8
fff R32RR3IR33 1,0 -5,4 -6,0 -7,7 -41,5 7,2 0,2
ffe R21RBUR32 4,5 -3,1 -9,6 -2,8 -44,4 7,6 0,2
fee R21BBnR32 6,4 -0,5 -10,7 -2,3 -42,1 7,7 0,3
fef r2iBr,iri, 0,9 -5,7 -7,7 -5,5 -41,Ь 7,3 0,3
ф B21RB21R33 4,1 -0,6 -11,5 -5,4 ^6,1 7,8 1,3
формой основной цепи в виде а-спирали (R-R-R-R) предпочтительны и по энтропийному фактору: в интерал 0-4,2 ккал/моль, в котором отсутствуют структурные варианты всех других шейпов, попало более 30 конформационных состояний а-спиральной формы. У второго тетрапептида эти состояния теряют как энергетическое, так и энтропийное преимущество. Более выгодными оказываются конформации шейпов eff, eff и fef. Даже p-структура с полностью развернутой формой основной цепи (шейп еее), уступающая а-спиральной структуре в первом фрагменте 8,0 ккал/моль, теперь проигрывает ей всего лишь 0,8 ккал/моль. Таким образом, не основная цепь пептида определяет его конформационные возможности, а аминокислотная последовательность, точнее, уникальное сочетание в ней боковых цепей.
