Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
фрагмента: B^-B^-B^-R^-RsL - R^-L^-B^-Bf-B^-B^-B^-B^-B^ шейпа ejf2e&.
Самым интересным фактом является совпадение найденной априорно для свободного участка Phe22-Tyr35 конформации с геометрией этого участка в структуре молекулы БПТИ, полученной с помощью рентгеноструктурного анализа. Расхождения между опытными и теоретическими значениями углов ф, у, со и х не выходят за общепринятые границы экспериментальных ошибок рентгеноструктурного анализа белков высокого разрешения.
Фрагмент Arg1-Cys38. На завершающем этапе расчета для фрагмента Arg'-Tyr21 были получены семь низкоэнергетических структурных вариантов, оставленных для последующего анализа. В двух самых выгодных конформациях с С/общ = 0 и 2,1 ккал/моль (см. табл. IV.9) С-концевой участок Lys15-Tyr21 имеет полностью развернутую форму цепи. Расчет фрагмента Phe22-Tyr35 показал, что для него реальна лишь одна конформация, которая является частью антипараллельной (i-структуры. Ёе дальнейшее формирование представляется тем более вероятным, что в самых выгодных конформациях предшествующего фрагмента Arg'-Tyr21 С-концевой участок имеет комплементарную [i-структуре развернутую форму основной цепи. В связи с этим перед расчетом фрагмента Arg'-Cys38 были рассмотрены конформационные возможности фрагментов Cys14 -Туг35, Tyr35-Gly37 и Cys'4-Cys38. Исходные варианты фрагмента Cys14-Туг35 составлены из конформационных состояний октапептида Cys14-Tyr35, которые он принимает в семи оставленных для дальнейшего анализа низкоэнергетических структурах Arg'-Tyr21 и в одной конформации тетра-декапептида Phe22-Tyr35. Всего было рассчитано 14 вариантов, так как при включении Cys14-Tyr21 в последовательность Cys14-Tyr35 снимается энергетическое вырождение R- и В-форм остатка Туг21 и число вариантов увеличивается. Результаты расчета полностью подтвердили сделанное Предположение о предрасположенности встраивания остатков Cys14-Tyr21 в P-структуру В результате минимизации энергии при варьировании двугранных углов основных и боковых цепей фрагментов Cys14-Phe22 и А1а25-Туг33 выяснилось, что для фрагмента Cys,4-Tyr35 реальны только два конформационных состояния - именно те, которые на участке Cys14-Tyr21 Имеют развернутую форму и входят в самые предпочтительные структуры фрагмента Arg'-Tyr21 (UoCm = 0 и 2,1 ккал/моль). Другие структурные варианты, по крайней мере, на 12 ккал/моль менее стабильны.
Рассмотрим результаты анализа фрагмента Tyr35-Gly36-GIy37, завершающего построение (i-структуры. Его нулевые приближения составлены из В- и R-форм остатка Туг35 с Xi ~ 60, 180 и -60° и В-, R-, L- и Н-форм остатков Gly36 и Gly37. Они имеют 32 формы основной цепи и разбиваются на четыре шейпа (по 24 варианта в каждом). Энергетическое распределение конформаций свидетельствует о большой лабильности фрагмента Tyr35-Gly37. Почти все его конформационные состояния попадают в узкий интервал энергии 0-3,0 ккал/моль и, следовательно, являются вероятными. Поэтому определять конформационные состояния фрагмента Arg1-Cys38 описанным выше путем нецелесообразно. Выбранный подход состоял в последовательном присоединении к Cys14-Tyr35 остатков лабильного участка Gly36-Cys38 и выявлении их лучших конформационных состояний. С этой целью вначале строились сечения потенциальной поверхности Уз5~Фзб при фиксированных значениях остальных углов фрагмента Cysl4-Tyr35, а затем V|/36—ф37 и V|/37—ф38 при фиксированных параметрах фрагментов Cys14-Gly36 и Cys14-Gly37 соответственно. В области самой низкой энергии выбирались углы, которые фиксировались при следующем шаге. На каждом этапе и после окончания всей процедуры проводили минимизацию энергии при варьировании двугранных углов вначале у вновь присоединенных остатков, а потом всего фрагмента.
В глобальной структуре Cys14-Tyr35 самой предпочтительной для Tyr35-Cys38 оказалась конформациия B2i-R36-H37-B38(R38) с развернутой формой основной цепи. Это неудивительно, поскольку такое состояние стерически наиболее комплементарно участку Cys14-Ile18, входящему в противостоящий участок (i-структуры. При состыковке фрагмента Tyr35-Cys38 с фрагментом Cys14-Tyr35, имеющим конформацию с ?/0бЩ = = 1,8 ккал/моль, наиболее выгодной также оказалась развернутая форма основной цепи. Однако в этом случае взаимодействия Tyr35-Cys38 с предшествующими остатками менее эффективны, и разница в энергии двух возможных конформационных вариантов фрагмента Cys,4-Cys38 увеличилась до 3,0 ккал/моль. Кроме того, структура Cys14-Tyr35 с t/o6w = = 1,8 ккал/моль не отвечает важному геометрическому критерию, о котором будет говориться ниже.
Молекула трипсинового ингибитора содержит шесть остатков цистеина, которые образуют в нативной структуре три дисульфидных мостика: Cys5—Cys55, Cys34-Cys38 и Cys30-Cys51 (см. рис. IV.5). Исследование пространственного строения БПТИ проводилось, как уже отмечалось, для линейной последовательности без каких-либо предположений о локализации S—S-связей. Считалось, что сближенность соответствующих остатков Cys является следствием детерминированного процесса укладки пептидной цепи в наиболее предпочтительную по энергии межостаточных взаимодействий структуру. Поэтому рассматриваемые расчетные данные о конформационных состояниях линейного и циклического фрагментов Cys14-Cys38 представляют интерес не только в изучении трехмерной структуры БПТИ, но и в более общем плане. Рассмотрев пространственное строение линейного фрагмента Cys14-Cys38, перейдем к одному из наиболее интересных этапов исследования - выяснению стерической
