Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
P. 2204-2209.
298. Ovchinnikov Yu A., Ivanov V.T, Bystrov V F et al. // Biochem. and Biophys. Res. Commun 1970 Vol. 39. P. 217-238.
299. Ovchinnikov Yu.A , Ivanov V T //Proteins. 1982 Vol. 5 P 310-642.
300. Wemtraub H , Van Lente F //Proc. Nat. Acad Sci US 1974 Vol 71 P 4249-4254.
301. Hull S E . Karlsson R , Mam P et al //Nature 1978 Vol. 275 P 206-209
302. Mirau P A , Bovey F.A II Book of abstracts- 199th National Meeting of the American Chemical Society, Boston, Spnng, 1990. Wash. (DC.), 1990. P. 58
Часть IV БЕЛКИ
Одно из главных положений теории пространственной организации белков состоит в предположении о наличии в нативных конформациях макромолекул согласованности ближних, средних и дальних взаимодействий (см. часть II). На этом утверждении строится поэтапный подход к априорному предсказанию трехмерных структур природных полипептидов, поскольку только при гармонии в белковой глобуле всех внутриостаточ-ных и межостаточных невалентных взаимодействий атомов становится возможным и оправданным разделение конформационной проблемы белка иа ряд связанных между собой менее громоздких проблем и их последовательное решение. Это же положение отражает суть термодинамической бифуркационной теории свертывания белковой цепи, объясняющей возможность, направленность и предел протекания по беспорядочно-поисковому механизму спонтанного, нелинейного неравновесного процесса сборки высокоорганизованной пространственной структуры из флуктуирующей полипептидной цепи.
Исследование конформационных возможностей олигопептидных белковых фрагментов в принципе не отличается от исследования молекул природных олигопептидов. Осложняющее обстоятельство возникает вследствие необходимости при анализе белковых фрагментов делать исчерпывающее заключение не только о конформационных состояниях, предпочтительных по ближним и средним взаимодействиям, но также о состояниях, удовлетворяющих условиям дальних взаимодействий, узнать которые заранее не представляется возможным. Следовательно, требуется, чтобы в набор отобранных по ближним и средним взаимодействиям конформаций каждого белкового фрагмента обязательно вошла бы та его единственная и неизвестная пока конформация, которая реализуется в нативной пространственной структуре белка под дополнительным воздействием контактов между удаленными по цепи остатками. Ясно, что она автоматически окажется среди низкоэнергетических конформаций свободного фрагмента только при отсутствии у белковой глобулы противоречий между средними и дальними взаимодействиями. Таким образом, вопрос о согласованности этих взаимодействий имеет решающее значение Для апробации физической модели количественной конформационной теории белковых молекул.
Нативная конформация белка согласно такой модели представляет собой нечто вроде ассоциации олигопептидных молекул, находящихся в конформациях, отвечающих низкоэнергетическим состояниям каждой из них и одновременно обеспечивающих плотнейшую упаковку белковой
глобулы, т.е. образующих наибольшее количество стабилизирующих контактов между собой и с соединяющими их последовательностями. Изолированные конформационно жесткие белковые фрагменты, лишенные дополнительной внешней стабилизации, имеют структурную организацию полностью соответствующую структурной организации природных олиго. пептидных молекул. Так утверждает теория (см. часть II). Полученные на ее основе результаты расчета конформационных возможностей десятков пептидов не только не вступили с ней в противоречие, но, напротив, полностью подтвердили ее фундаментальные положения о возможности реализации единичных структур, согласованных в отношении всех видов невалентных взаимодействий атомов и обладающих наименьшей энергией, а также об альтернировании вдоль аминокислотной последовательности конформационно жестких и конформационно лабильных участков (см. часть III).
Следующая задача, рассматриваемая в этой части книги, заключается в апробации бифуркационной теории свертывания и физической теории структурной организации непосредственно на белках путем априорного расчета их нативных конформаций по известной аминокислотной последовательности. Впервые эта задача решалась А.А. Завальным и мною при исследовании конформационных возможностей фрагмента Leu]-Cys23 низкомолекулярного белка нейротоксина П [I].
Глава 15 АПРИОРНЫЙ РАСЧЕТ ТРЕХМЕРНОЙ СТРУКТУРЫ N-КОНЦЕВОГО ФРАГМЕНТА (1-23) НЕЙРОТОКСИНА II
Нейротоксин II выделен из яда среднеазиатской кобры Naja naja oxiana. Он относится к семейству белков змеиного яда, ингибирующих никотиновый ацетилхолиновый рецептор, препятствуя тем самым передаче нервного импульса через постсинаптическую мембрану. Аминокислотная последовательность нейротоксина II состоит из 61 аминокислотного остатка, в том числе 8 Cys, образующих четыре дисульфидных мостика: Cys3-Cys23, Cys17-Cys40, Cys42-Cys53 и Cys54-Cys59 (рис. IV. 1). Данные о трехмерной структуре молекулы отсутствуют. Однако в литературе опубликованы результаты рентгеноструктурного анализа гомологов нейротоксина II, выделенных из яда морской змеи Laticanda semifaciata (нейротоксины а и Ь, эрабутоксины) [2-5]. Они состоят из 62 остатков и близки между собой по химическому и пространственному строению. В отмеченных работах описание структур носит качественный характер, выдержанный в терминах вторичных регулярных структур. Позднее стала известна кристаллическая структура эрабутоксина b с разрешением 2,5 А [6]. В этом белке дисуль-фидные циклы Cys3-Cys23 и Cys17-Cys41 содержат на один аминокислотный
