Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
-60 - // /У
-90- //
7J
г
SS
-170 - i (
------1
------2
3
О 30 60 90 120 150 160
(?2)
fh (N-C11)
Rue. IV .14. Геометрия дисульфидного мостика в гош-конфигурации [12]
в скобках приведены расчетные значения геометрических параметров мостика Sj4 - S?s молекулы БПТИ
*цс. IV.15. Сечения ф-у остатка Gly12 (У), фрагмента Arg'-Cys14 (2) и фрагмента Дig1- Cys,s (5) молекулы БПТИ
предрасположенности найденной конформации к образованию дисульфид-ной связи между Cys14 и Cys38. Для образования дисульфидной связи Между этими остатками в низкоэнергетических конформациях Cys14-Cys38 Шобщ = 0 и 3,0 ккал/моль) была выбрана использованная уже ранее про-!рдура, предложенная в работе [12]. Найденные геометрические параметры дисульфидного мостика в глобальной конформации фрагмента при-<»дены на рис. IV.14. Связи C^i4)—S(J4) и C(38)-S(38) сближены и имеют гош-
tHeHTa4Hio, а угол вращения вокруг связи S(i4)-S(3S) (xs_s) равен 100°, что вечает вкладу торсионной составляющей < 1,0 ккал/моль. Конформа-вонная энергия фрагмента Cys14-Cys38 с S-S-мостиком практически сов-Ш^ает с энергией линейного фрагмента. Следовательно, образование ди-стльфидной связи не нарушило стабилизирующих контактов, сложившихся •линейной конформации с величиной иобщ = 0 ккал/моль. У другой низко-вергетической конформации линейной последовательности Cysl4-Cys38 «t/общ = 3,0 ккал/моль остаток Cys14 имеет R-форму основной цепи.
¦ этом случае боковая цепь Cys14 повернута от Cys38 и расстояние между ромами S(14) и S(3g) составляет 5,5-7,0 А в зависимости от значения угла .При аложении стягивающего потенциала образование дисульфидной язи S(i4)-S(38) происходит за счет перехода R-формы основной цепи Cys14 .В-форму, т.е. путем инверсии конформации Cys14-Cys38 с Uo6ut = «3,0 ккал/моль в конформацию с Uo6ut = 0 ккал/моль. Таким образом, М1ько глобальная структура линейной последовательности Cys14-Cys38 5наруживает предрасположенность к созданию дисульфидной связи бжду остатками Cys14 и Cys38. Приход к единственной циклической руктуре Cys14-Cys38 автоматически исключает из дальнейшего рассмот-*ния все конформационные состояния фрагмента Arg'-Tyr21, кроме одно-
го с энергией (Уо6щ = 2,1 ккал/моль (см. табл. IV.9). Следовательно, расчет структуры участка Arg’-Cys38 сводится к поиску наилучшей упаковки друг относительно друга всего двух конформаций фрагментов Arg’-Cys14 и Cys’4-Cys38. Объединение их в единую структуру приводит, однако, к резкому повышению энергии, вызванному образованием многочисленных неблагоприятных контактов между найденными конформациями участков Phe4-Gly12 и Phe33-Gly37. Причина стерических затруднений заключается в том, что расчетная конформация Cys14-Cys38 не является классической p-структурой. Нисходящая и восходящая ветви в ней располагаются не строго антипараллельно, а, обладая несколько изогнутой формой, огибают друг друга и образуют сегмент неправильной двойной спирали с большим шагом. В результате сближенным с участком Phe4-Gly12 на расстояния, значительно меньшие сумм ван-дер-ваальсовых радиусов, оказывается наиболее удаленный по цепи участок Phe33-Gly37.
Возникшие стерические осложнения нельзя снять без разрушения циклической p-структуры. Была предпринята попытка ликвидировать стерические препятствия путем изменения, по возможности минимального, геометрии линейного фрагмента Arg’-Cys14. С этой целью для входящих в него остатков в поле участка Arg’-Cys38 получены семейства сечений потенциальной поверхности ср-\у для тех областей двугранных углов, которые соответствуют глобальной конформации основной цепи Arg’-Cys’4. Подобная процедура была выполнена ранее при исследовании конформационных возможностей тех же остатков и в той же структуре свободного фрагмента Arg’-Cys14 (см. рис. IV. 10). Оказалось, что варьирование в указанных пределах двугранных углов у большинства остатков не приводит к понижению конформационной энергии фрагмента Arg’-Cys38, т.е. не снимает стерические напряжения. Исключения составили углы ф, у остатка Gly12, угол ц/ остатка Leu6 и угол ф остатка Glu7. Последовательные изменения их значений, направляемые и контролируемые в каждом случае сечениями потенциальной поверхности фп-Уп и Уб—'Ф7> и минимизация энергии привели в конечном счете к снятию всех неблагоприятных контактов между Arg'-Cys14 и Cys'4-Cys38. Форма основной цепи глобальной конформации Arg'-Cys14 осталась при этом прежней, и все изменения двугранных углов, коснувшиеся, главным образом, остатков Gly12, Leu6 и Glu7, произошли в пределах низкоэнергетических областей конформационных карт ф-\у, полученных для свободного фрагмента Arg’-Cys14. Иными словами, при снятии стерических осложнений удалось полностью сохранить у тетрадекапептида согласованность всех межостаточных взаимодействий.
