Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
(2)...(16) 5,6 (9)...(1) 21,0 (3)...(23) 5,7
4.6 20,6 (3)...(24) 6,5
•<3)...(15) 5,1 (9)...(17) 23,2 (4)...(23) 8,2
6,2 21,2 (4)...(24) 8,4
(4)...(14) 4,6 (1)---(21) 5,7 (16)...(22) 11,6
4,5 (1)...(22) 6,5 (16)...(23) 11,3
(5)...(13) 5,1 (1)...(22) 6,6 (16)...(23) 11,9
5,6 (1)---(23) 6,7 (16)...(24) 11,1
(6)...(12) 5,6 (1)...(23) 8,4 (17)...(22) 11,1
4,8 (1)...(24) 8,0 (17)...(23) 9,7
(7)...(11) 5,4 (2)...(22) 6.2 (17)...(23) 12,4
5,4 (2)...(23) 8,9 (17)...(24) 10,0
(7)...(9) 5,6
6,1
Примечание. Для каждого положения атомов С“ первое значение расстояния Относится к нейротоксину II, второе - к эрабутоксину Ь. Числа в скобках - номера аминокислотных остатков.
Туре остатками (1-17, 2-16,..., 7-11), между остатками, входящими в |}-изгиб (7-9, 8-10), и между остатком в вершине Р-шпильки и двумя остатками на ее концах (9-1, 9-17). Сравнение свидетельствует о хорошем совпадении результатов расчета с экспериментальными данными. Среднее отклонение составляет <0,7 А, т.е. практически совпадает с разрешающей способностью рентгеноструктурного анализа эрабутоксина. Наибольшее различие (2 А) наблюдается между атомами С“ остатков Ser9 (вершина шпильки) и Cys17 (С-конец шпильки). По-видимому, это отражает реальную ситуацию и связано с наличием у Эрабутоксина дополнительного остатка Pro18, смежного с Cys17. В правой части табл. IV.2 сопоставлена геометрия участков Cys17-Cys23 и Cys17-Cys24. Среднее отклонение здесь по понятным причинам несколько больше, однако и оно не превышает 1 А. Наибольшие различия (2,4 и 2,7 А) наблюдаются между атомами С“ остатков Cys17 и Cys23 (Cys24), что также, вероятно, связано с включением в эрабутоксин Pro18, и атомами Са остатков Glu2 и Asn22 (Ser23). В целом же точность совпадения результатов теоретического анализа с опытными данными следует признать удовлетворительной. То обстоятельство, что конформация цикла Leu]-Cys23, Полученная только при учете взаимодействий между входящими в него остатками, не претерпевает заметных изменений при включении его в трехмерную структуру белка, где реализуется целый ряд новых контак-
тов, указывает на наличие у эволюционно отобранной аминокислотной последовательности весьма совершенной согласованности между всеми внутри- и межостаточными взаимодействиями.
Изучение конформационных возможностей участка нейротоксина Ц Leu'-Cys23 позволяет выяснить роль отдельных аминокислотных остатков и оценить влияние мутагенеза на формирование трехмерной структуры белка. На основе полученных данных были рассчитаны конформационные состояния участка 1-23 следующих гомологичных нейротоксинов: a, D, 4 СМ-14 и р. Они содержат по 61 остатку и имеют такую же, как у нейротоксина II, систему дисульфидных связей. На участке 1-23 перечисленных белков насчитывается от одной до пяти замен. Ниже рассматривается влияние этих замен на рассчитанную структуру циклического фрагмента нейротоксина II Leu’-Cys23.
У нейротоксина а, как и у остальных четырех гомологичных белков, вместо остатка Ser18 находится Pro18. Такая замена делает невозможной реализацию R-состояния у предшествующего остатка Cys17, что приводит к дискриминации а-спиральных структур и 9 из 10 P-структур, представленных в табл. IV. 1. В эту группу не входит циклическая конформация Leu'-Cys23, в которой Cys17 находится в В-состоянии. В линейном варианте гомологичных белков (с Pro18) она становится глобальной. В циклической конформации фрагмента нейротоксина II Leu'-Cys23 остаток Ser18 имеет угол <р = -67,2°, т.е. близкий к фиксированному углу ф = -57,6° для пролина, а угол \|/ = 151,3° у Ser18 находится в области, дозволенной для пролина. Расчет линейного и циклического фрагментов Leu'-Cys23 нейротоксина показал, что включение Pro18 вместо Ser18 не вызывает стери-ческих затруднений, не изменяет конфигурацию дисульфидного мостика и лишь незначительно сказывается на значении угла V|/(Cys17), который изменяется с 134,5 до 124,9°. Абсолютная конформационная энергия и величины стабилизирующих межостаточных взаимодействий в структурах нейротоксинов П и а практически совпадают.
Последовательности нейротоксинов II и D на участке 1-23 различаются в двух местах: Leu1 заменен на Met1, Ser18 - на Pro18. Влияние пролина рассмотрено выше. Что касается другой замены, то она также не вызывает осложнений. Для определения положения боковой цепи Met1 построена карта Xi~X2 (ПРИ Хг = 180°), из которой следует, что наиболее предпочтительная ориентация боковой цепи Met1 отвечает углам %ь %2 ~ 180, 180° (у Leu1 нейротоксина II ~ 180, 60°). У нейротоксина 4 три остатка в рассматриваемом фрагменте отличаются от нейротоксина П (Thr11, Gin15 и Pro18 вместо Pro11, Lys15 и Ser18). Их основные цепи легко принимают значения углов ф, V)/ соответствующих остатков исследованного фрагмента нейротоксина И, а боковые цепи включаются в его систему стабилизирующих контактов. Положения последних следуют из конформационных карт Xi_%2 Для Thr11 и Gin15, полученных в поле циклической структуры; у Thr11 из-за соседства с Pro17 приемлемо лишь одно значение угла Xi ~ 60°; у Gin15 наиболее предпочтительна ориентация боковой цепи ХьХ2 ~ 180, 60° и Хз ~ 90°.
