Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
чение длины цепи от пента- до гептапептида сопровождается резкой де. терминацией а-спиральной формы основной цепи. В широкий энергетический интервал 0-5,0 ккал/моль попадают 25 конформаций с одной и той же формой основной цепи R48-R49-R50-R51-R52-R53-R54 (f6) и лишь одна конформация родственного типа /5е с величиной Uo6ui = 4,4 ккал/моль Таким образом, расчет показал, что единственной реальной формой основной цепи гептапептида Ala48-Thr54 является а-спираль. Это вызвано не только более эффективными контактами между элементами пептидной цепи, но и взаимодействиями боковых цепей, которые в а-спиральной форме основной цепи гептапептида Ala48-Thr54 становятся более выгодными, чем при других формах. В полностью свернутой структуре типа/6 (t/общ = 0 ккал/моль) положительно заряженная боковая цепь Arg53 пространственно сближена с боковыми цепями Glu49 и Asp50, несущими отрицательные заряды, и образует с ними исключительно эффективные контакты (-16,2 ккал/моль), взаимодействуя одновременно и с основными цепями этих остатков (-3,9 ккал/моль). Рассчитанные конформационные параметры Ala48-Thr54 совпадают с опытными значениями с точностью рентгеноструктурного анализа белков с высоким разрешением. Совпадение имеет место в отношении всех двугранных углов основной цепи (ф, ц/, со) и углов боковых цепей. Энергия расчетной конформации, полностью отвечающая геометрии участка Ala48-Thr54 в кристалле, лишь немного уступает глобальной структуре свободного гептапептида.
Таким образом, конформационный анализ Ala48-Thr54 и сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными приводят к заключению об образовании у гептапептидного фрагмента за счет взаимодействий между его остатками жесткой структуры, которая без существенных конформационных перестроек входит в нативную трехмерную структуру белка.
Для дальнейшего расчета оставлены 12 конформаций фрагмента Ala48-Thr54 с формой основной цепи R48-R49-R50-R51-R52-R53-R54 (f6) и по одной конформации с формами R48-R49-R50-R51-R52— R53-R54
R48_R49_R50_R51_B52_R53_R54 и R48_R49_R50_R51_B52_R53_R54
Нулевые приближения ундекапептида А1а48-А1а58 получены стыковкой указанных конформаций гептапептида Ala48-Thr54 с 37 конформациями тетрапептида Cys55-Ala58. Поскольку в расчете первого фрагмента для Thr54 учитывалось только одно состояние R (В-состояние для С-концевого остатка изоэнергетично R, a L отвечает высокоэнергетичным конформациям дипептидов Arg53-Thr54 и Thr54-Cys55), в расчете ундекапептида принимались во внимание состояния R и В этого остатка. Всего для А1а48-А1а58 рассчитано 129 структурных вариантов, принадлежащих 22 шейпам пептидного скелета. Относительной энергией менее
8,0 ккал/моль обладают структуры трех шейпов. Лучшие из них имеют конформационные состояния гептапептидного участка Ala48-Thr54, отвечающие глобальной конформации свободного фрагмента шейпа/6 (Unm ~ = 0 ккал/моль), а у тетрапептидного участка Cys55-Ala58 - конформациям свободного фрагмента соответственно R55-R56-H57-R58, R55-R56-L57-R58 и R55-R56_R57—R58 шейПов fef, fe2 и/3. Следовательно, образование низко-
ргетической конформации ундекапептида происходит путем подстройки [ильного тетрапептида к конформационно жесткой микроглобуле, обра-анной гептапептидом, причем остатки Cys55 и Gly56 во всех низко-:ргетических состояниях фрагмента А1а48-А1а58 входят в а-спираль. плементарными к спиральной форме оказываются не более четырех ояний дипептида Gly57-Ala58 (H-R, L-R, R-R и В-R). В этом заключен причина резкой энергетической дифференциации конформаций агмента А1а48-А1а58. фрагмент А1а48-А1а58 содержит два остатка Cys, которые распола-йцотся друг против друга в соседних витках а-спирали. Сближение атомов 1L,) и S(55) на валентное расстояние приводит к искажению структуры и ¦рвышению конформационной энергии более чем на 15 ккал/моль Следствие несогласованности взаимодействий. Поэтому образование ди-фльфидной связи Cys51-Cys55 представляется маловероятным.
Молекула БПТИ. Полученные данные о конформационных возмож-стях фрагментов БПТИ позволили перейти непосредственно к расту трехмерной структуры всей молекулы белка. Для этого необходи-было определить конформационное состояние лабильного участка 'S^-Ser^-Ala48, обеспечивающее одновременно как энергетически наи-ее предпочтительное взаимное расположение конформационно жестких 1рагментов Arg’-Lys46 и А1а48-А1а58, так и образование двух дисульфид-IX связей между остатками Cys30-Cys51 и Cys5-Cys55. Сначала выполнен [счет фрагмента Arg'-Ala48 путем перебора всех возможных низкоэнер-•ических состояний трипептида Lys46-Ala48 в потенциальном поле жест-й структуры Arg1-Lys46 (см. табл. IV. 11). Далее были рассмотрены кон-рмации фрагмента Arg1-Cys51, начальные приближения которых образо-ны из низкоэнергетических структурных вариантов Arg'-Ala48 и а-спи-[Льного сегмента Ala48-Cys51. У рассчитанных конформаций Arg'-Cys51 ;енивалась потенция к образованию S-S-мостиков между Cys51, с одной роны, и Cys5 и Cys30, с другой. На заключительном этапе исследо-ась трехмерная структура всей молекулы и определялась локализация сульфидной связи с участием Cys55.
