Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Конформации с величинами t/o6ui = 0 и 6,2 ккал/моль, а также некоторые другие представляют интерес в связи с результатами, полученными Крейтоном [7] при исследовании процесса укладки денатурированной белковой цепи и локализации у метастабильных промежуточных продуктов дисульфидных связей. На разных стадиях окисления восстановленного белка Крейтон обнаружил продукты с S-S-мостиками между Cys5 и Cys14, Cys5 и Cys38, Cys5 и Cys55. В конформации с энергией 6,2 ккал/моль остатки Cys5 и Cys14 оказываются сближенными. Соответствующая конформация у фрагмента Arg’-Cys14 была глобальной (см. табл. IV.8), а структура, близкая к экспериментальной, проигрывала ей 2,8 ккал/моль. У свободного фрагмента Arg'-Arg17 последняя оказалась уже на 3,1 ккал/моль более предпочтительной, а у фрагмента Arg1-Туг21 - на 4,1 ккал/моль. Поэтому можно полагать, что метастабильное конформационное состояние молекулы БПТИ с дисульфидным мостиком Cys5-Cys14 характерно для ранней стадии ренатурации белка. Глобальная и близкие ей низкоэнергетические структуры могут при удлинении цепи привести к сближенности остатков Cys5 и Cys38, Cys5 и Cys55. В связи с этим обстоятельством низкоэнергетические структуры разных типов, энергии которых отмечены в табл. IV.9 звездочками, оставлены для дальнейшего анализа.
rffce2—Туг2— Asn-Ala-Lys2—Ala-Gly2-Leu-Cys3-Gln3—Thr-Phe5-Val3-Tyr35
efg
Рис. IV.13. Шейпы основной цепи низкоэнергетических конформаций фрагмента
Phe22-Gin31 молекулы БПТИ S31
Кружками выделены остатки с малыми боковыми Цепями: Gly, Ala, Cys
фрагмент Phe22-Tyr35 (схема расчета приведена на рис. IV. 12). Не будем останавливаться на анализе конформационных состояний простых участков фрагмента, а начнем рассмотрение сразу с результатов расчета участка Phe22-Gln31. Основу его нулевых приближений составили низкоэнерге-ТВческие конформации гексапептида Asn24-Leu29. Для N-концевого фраг-Цента Phe22-Tyr23 выбраны шесть конформационных состояний, имеющих Четыре формы основной цепи шейпов ей/, полученные из анализа
Шейп Конформация ^общ’
ккал/моль
е&Л Bn-B“-B^-R2^-R^2-R27 0
efefse B11~R3I_B23_R -R2222~R -R -R32-B3 -B333 5,1
fl?f# R23~R31~B23~R ~R2222“'!R -R -R32-B3 -B333 5,3
efbtf B21-R31_R11-R ---R2222---R ---R ---B23---R3 --- B213 5,5
eM B21-B31-B23_R -R1222-B ---В ---B^2---R3 ---В-^зз 5,7
Фке 2 B2i---R3i~Bi3~R _R2222_R -R -B21-B3 -B333 5,8
feifse R21- B3]-B23-R -R2222~R -r -r32-b3 -B333 6,0
ekel B2I-R3rRll-R ---R3322“R -R -B2|-B3 -B333 6,4
efefaej B21_R31_B13_R _R2222_R -R -B21-R3 -B333 7,4
BU_B3I_B23~R -R2222-R -R -R32-B3 -B333 7,9
дипептидных фрагментов Phe22-Tyr23 и Tyr23-Asn24. Нулевые приближения С-концевого участка декапептида представляют четыре самые низкоэнергетические состояния участка Cys30-Gln31, полученные при расчете трипептида Leu29-Cys30-Gln3!. Всего для декапептида были сформированы 408 исходных для минимизации приближений. Они представляют при выбранных 17 конформациях гексапептида Asn24-Leu29 все возможные 112 шейпов и 128 форм основной цепи Phe22-Gln31. Минимизация энергии выявила резкую дифференциацию конформаций декапептидного фрагмента. Из большого числа рассчитанных вариантов с самыми разнообразными формами основной цепи и ориентациями боковых цепей в интервал 0-5,0 ккал/моль попадает лишь одна конформация, а в интервал 0-
8,0 ккал/моль - 10 конформаций (табл. IV 10). В чем же причина столь однозначного конформационного детерминирования декапептида Phe22-Gln31?
В глобальной конформации основная цепь на участке Phe22-Ala25 имеет развернутый характер, затем она делает поворот приблизительно на 180° и на участке Ala27-Gln31 вновь становится развернутой. На рис. IV 13 приведены шейп e^f2eA глобальной конформации декапептида и для сравнения шейп efoef конформации с Uo6u{ = 5,5 ккал/моль. Основная цепь во второй конформации почти полностью свернута и, на первый взгляд представляется более компактной. Однако для последовательности Phe22-Gln31 а-спираль и свернутые формы других типов оказываются неудовлетворительными, так как они не в состоянии обеспечить образование благоприятных контактов. Из рисунка видно, что в случае шейпа ef(,ef остатки Туг23, Asn24 и Leu29, Gin31, отделенные друг от друга остатками с малой боковой цепью, находятся по разные стороны спирали и ни при каких положениях боковых цепей не могут взаимодействовать между собой. При конформации основной цепи с ио6щ = 0 ккал/моль, напротив, имеет место сближенность остатков, особенно важных для невалентных взаимодействий.
Конформационный анализ свободных декапептида Phe22-Gln31 и пента-«ептида Gln31-Tyr35 показал, что у первого фрагмента реальна одна
конформация Bi1-B23-B23-R25-R3322-R27-L28-Bii-B3°-B32i шейпа е^2ел, а у второго - несколько конформаций одной и той же формы основной цепи g3i_B32-B33-B34-B35 шейпа е4. Эти результаты однозначно определяют для тетрадекапептидного участка БПТИ Phe22-Tyr35 шейп пептидного скелета, форму основной цепи и конформационные состояния большинства остатков. Таким образом, задача анализа фрагмента Phe22-Tyr35 сводится к установлению наиболее предпочтительных ориентаций боковых цепей Gin31, Thr32, Phe33. Расчет привел к единственной структуре
