Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 3: структурная организация белка" -> 207

Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.

Попов Е.М. Проблема белка. Том 3: структурная организация белка — М.: Наука, 1997. — 604 c.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка): problemabelkat31997.djvu
Предыдущая << 1 .. 201 202 203 204 205 206 < 207 > 208 209 210 211 212 213 .. 303 >> Следующая

Рис. IV.1. Аминокислотная последовательность нейротоксина II из яда среднеазиатской кобры Naja naja oxiarla
leu - Glu-CyS’Hi5Asn5-Gln-GlnSer-Ser-Gln°Pro-Pro2-Thr-Srh1r\y55-THr^CijsVr*Gly*Glu^'hrAsn^Cy5
9 _.10_ 11 _ 12„ 1^.14, 15_. 16_ 17. 15.. 19 2tL, 21. 22„ 2J
остаток больше, чем соответствующие циклы в рассматриваемом здесь нейротоксине ц. Таким образом, здесь впервые оказалось возможным сопоставить результаты априорного расчета конформационных состояний сложного белкового фрагмента непосредственно с опытными данными о трехмерной структуре белка, правда, гомологичного, а не рассчитанного. Конформационный анализ фрагмента Leu’-Cys23 выполнен по схеме, представленной на рис. IV.2. Опуская все предшествующие стадии расчета,
Шейп Конформация (/общ.
ккал/моль
eihelh —
efe?
-fe
~'h
¦ Мз
¦ f2efle ¦ eJe3
' fef 4 ~ fef зе
¦ ej2ef
¦ fiefef
¦ f2efe2
¦ ej2ef - heji
nl j 2 p3 p4 p5 p6 n7 p8 n9 r>10 pH pl2 p!3 p!4 nl5 n
к2!“ь3п“к2"кп_к23_к331“к3п“к32“к22“15231“ь “K ~ K32” K12“ K2222“ K
R^ R^ r3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 «10 pll jj12 r>13 «14 «15 «16
°21“°2П“И2“И31“И21“,И321“И321“К12‘К12“Ь321“И “ tt32 " °l2~ tt3222 ” tt32 '
. R17 pl9 p^ D^l R^ 1Я2-к22-К -К2п-К32"к13"к2
— B2-R22-R ~R211~R32*R13“R2
17 18 jo 20 21 22 23
-R'27-R22-L,9-R211-R12-R13-B2
— R2-B22-L-R22 i~R 12~R i 3_L2 -B2-B22-R-B21 ,-B32-B! |-B2
R2-B22-R-R22, -R, 2-B 33-L2
— R2-B22-R-R3n-R12-B33-B2
— R2~L22_R_R22 1_B32~R13_B2
— R2—B22—L—R221 —B22—R13“B2 R2-B32-L-R2| !-B32-R33-B2
— R2-L22-R-R22 i -B22-B, 3-L2
---R; H,, J H;, I К12 ^ I ! ^J
0,2
6,6
0
1.5
2.6
3.5
3.5
5,4
6,0
6.6 7,7 9,0
„становимся сразу на результатах завершающего этапа анализа фрагмента Leu'-Cys17. Его 450 исходных структурных вариантов были сформированы из низкоэнергетических состояний фрагментов Leu1-Asn5. Asn5-Pro12 и ThrI3-Cys17. Минимизация энергии при вариации всех двугранных углов <р, \|/, о и % выявила у Leu'-Cys17 две группы практически эквивалентных по энергии конформаций а-спирального и Р-структурного типов. Лучшая конформация первой группы (Uo6ll[ = s 0), имеющая форму основной цепи R!-L2-R3-R4-R5-R6-R7-R8-R9-giO_B"-R12-R13-R14-R15-R16-R17 шейпа e2f;e2f5, состоит из двух коротких а-спиральных сегментов Cys3-Gln10 и Pro!~-Cys’7, соединенных развернутым участком Gln'°-Pro"-Pro12. Самая предпочтительная конформация второй группы (Uo6m = 2,7 ккал/моль) представляет собой антипараллельную (3-структуру формы B’-B2-B3-B4-B5-B6-B7-R8-R9-gio_B"-B12-B'3-B,4-B15-B'6-B17 шейпа e1f2e1. В обоих случаях любое изменение формы пептидного остова ведет к резкому увеличению энергии. Особенно значительно оно при нарушении центральной части фрагмента.
Для определения структуры Leu’-Cys23 необходимо выяснить конформационные возможности фрагмента Cys17-Cys23 сначала в его свободном состоянии, а затем в потенциальном поле наиболее предпочтительных структурных вариантов а- и P-групп гептадекапептида Leu'-Cys23. Для этого были отобраны низкоэнергетические конформационные состояния 128 различных форм основной цепи Cys,7-Cys23. Полученные результаты свидетельствуют о резкой энергетической дифференциации конформаций. В интервал 0-5 ккал/моль попали лишь 6, а в интервал 0-10 ккал/моль - 12 структур Leu’-Cys23. Они приведены в табл. IV. 1, а на рис. IV.3 схематически изображены шейпы пептидного скелета конформаций с относительной энергией (70бщ = 0,2 и 2,6 ккал/моль. Среди наиболее предпочтительных состояний фрагмента имеются варианты как tt-спирального, так и Р-структурного типа. Однако вероятность их реализации различна. Если а-спиральная форма основной цепи представлена Только одной низкоэнергетической конформацией ((/0(1щ = 0,2 ккал/моль), То Р-форма - семейством близких по энергии структурных вариантов, в том числе глобальной структурой (?/общ = 0). В первой группе конформаций Любое изменение состояния Cys’7-Cys23, ведущее к обрыву а-спирального сегмента, приводит к значительной дестабилизации. У конформаций второй группы, напротив, С-концевой гептапептидный фрагмент подвижен и при различных формах основной цепи может образовывать эффективные стабилизирующие контакты с Р-структурным участком Leu’-Cys’7. Так, в глобальной конформации Leu’-Cys23 энергия взаимодействия Cys17 -Cys23 с N-концевым участком Leu’-His4 составляет -11,7 ккал/моль, *cLys’5-Thr’6 - 17,2 ккал/моль. Наибольший вклад вносит остаток Glu20, взаимодействия которого с Leu’, His4 и Lys1^ равны соответственно -2,5, ~4,2 и -9,2 ккал/моль. В другой низкоэнергетической конформации ^-группы ({/0бщ= 2,6 ккал/моль) энергия стабилизирующих контактов Cys’7-Cys23 с Leu’-His4 и Lysl5-Thr16 составляет -27,1 и -2Д ккал/моль.
Рис. IV.3. Шейпы пептидного скелета конформаций фрагмента Leu'-Cys23 нейротоксина II с относительной энергией ?/0бщ = 0,2 и 2,6 ккал/моль (см. табл. IV. 1)
Итак, решение конформационной задачи для линейной последовательности Leu'-Cys23 привело нас к рассмотрению одного из наиболее интересных вопросов пространственной организации белковых молекул. Он касается конформационных аспектов образования дисульфидных связей и их роли в стабилизации трехмерной структуры белка. В исследовании пространственного строения нейротоксина II, как и в исследовании всех других цистинсодержащих пептидов (см. гл. 10), мы исходили только из известного химического строения белка, не делая каких-либо предположений о сближенности соответствующих остатков Cys и наличии четырех дисульфидных связей в молекуле. Предполагалось, что механизм свертывания белковой цепи является детерминированным, причем таким образом, что стерически возможными или энергетически наиболее предпочтительными становятся взаимодействия между вполне определенными остатками Cys. При справедливости этой гипотезы и правильности положенной в основу расчета нейротоксина II теории пространственной организации белка, а также при адекватности используемых потенциальных функций реальным атом-атомным взаимодействиям конформационный анализ линейной последовательности должен автоматически привести к установлению соответствующих цистеиновых пар-Рассмотрев конформационные возможности фрагмента Leu’-Cys23, мы сможем оценить достоверность результатов расчета и отмеченных общих положений. Последовательность Leu’-Cys23 содержит три остатка цис-теина, которые могут образовывать одну из трех дисульфидных связей Cys3-Cys17, Cys17-Cys23, Cys3-Cys23 или оставаться вне взаимодействия. Рассмотрим возможности создания S-S-мостиков у низкоэнергетических конформаций фрагмента, представленных в табл. IV.I. У двух конфор-
Предыдущая << 1 .. 201 202 203 204 205 206 < 207 > 208 209 210 211 212 213 .. 303 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed