Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Попов Е.М. -> "Проблема белка. Том 3: структурная организация белка" -> 263

Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.

Попов Е.М. Проблема белка. Том 3: структурная организация белка — М.: Наука, 1997. — 604 c.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка): problemabelkat31997.djvu
Предыдущая << 1 .. 257 258 259 260 261 262 < 263 > 264 265 266 267 268 269 .. 303 >> Следующая

Задача реконструкции белковой молекулы при отсутствии полной прямой информации о ее трехмерной структуре возникает не только в исследованиях гомологичных белков. Она актуальна при конструировании пространственной модели по известным координатам атомов С“ полипеп-тидной цепи, а также уточнении кристаллической структуры белка низкого разрешения [296, 297]. Решение задачи определения координат всех атомов основной цепи при известных координатах атомов С“ подразделяется обычно на две части. Сначала ведется поиск в имеющемся банке данных ориентировочной геометрии отдельных сегментов [258] с использованием описанных выше методов "запасных частей" ("spare-parts"), подобных методу Джонса-Тирупа [257], а затем привлекаются компьютерные процедуры Монте Карло и минимизации энергии. Наиболее совершенный на сегодняшний день метод реставрации структуры белка, допускающий встраивание боковых цепей (см. ниже), разработан Левиттом [230]. При его апробации на 8 белках, изученных рентгеноструктурно с высоким разрешением, среднестатистическое отклонение атомов С° в исследованиях Л. Холма и К. Сандера [298], Дж. Уендолоского и Ф Са-лемма [259] составило 0,3-0,5 А.
Компьютерная процедура согласования выбранных значений дв)-гранных углов ф, \|/ со стандартной валентной геометрией основной цепи впервые была предложена Е. Пурисимой и Г. Шерагой [299] и позднее усовершенствована К. Палмером и Г. Шерагой [277]. Альтернативный способ расчета с введением дополнительных переменных ^ и А,2, харак-
теризующих взаимную ориентацию смежных пептидных групп и пред-доженных в свое время К. Нишикавой, Ф. Момани и Г. Шерагой [300], одновременно был разработан Н. Луо и соавт. [301, 302]. Для проверки надежности так называемого ^.-алгоритма авторы [302] осуществили реконструкцию трехмерной структуры трипсинового ингибитора при случайных отклонениях атомов С“ от своих экспериментальных положений. Среднестатистическая ошибка составила ~ 0,4 А при использовании точных координат атомов^ С“, ~ 0,5 А - при произвольном отклонении в 0,2 А и ~ 0,8 А - при 0,5 А.
, В методе, предложенном П. Пейном [303], допущено вращение вокруг пептидной связи, которое рассчитывается с помощью потенциала средней силы, определяющего выбор ориентации пептидных групп при данных координатах атомов С“. А. Рей и Дж. Сколник предложили процедуру реставрации атомов основной цепи, ключевым моментом которой явилась эмпирическая корреляция между ориентацией связи С“-СР и локальной геометрией виртуальной пептидной цепи из атомов С“, координаты которых известны [304]. После установления положений атомов СР знание валентной схемы оказывается достаточным для расчета координат атомов N, С' и О. При проверке метода на шести тестовых белках среднестатистическое отклонение рассчитанных координат атомов основной цепи от экспериментальных составило ~ 0,7 А.
Методы реконструкции трехмерной структуры белка, основанные на Молекулярной динамике, описаны П. Корреа [305] и М. Нилгесом и А. Брюнгером [306, 3071. В обоих методах атомы основной и боковых цепей, первоначально находящиеся в беспорядочном или произвольном состоянии, по ходу оптимизации энергии принимали определенные положения в пределах тех ограничений, которые накладываются процедурой молекулярной динамики. Структура а-латикпротеазы была получена с Небольшой среднестатистической ошибкой (0,19 А), за что, однако, пришлось заплатить многими часами компьютерного времени [305].
В последние годы все большее внимание начинает уделяться созданию методов расчета конформационных состояний боковых цепей аминокислотных остатков. Пробуждающийся интерес к этой задаче оправдан, поскольку именно боковые цепи, в которые входят две трети атомов белковой молекулы, в значительной мере определяют форму основной цепи и нативную конформацию белка в целом, а следовательно, его биофизические и биохимические свойства. Однако в подавляющем большинстве случаев сейчас, как и ранее, авторы теоретических и эмпирических исследований структурной организации пептидов и белков продолжают Исходить из предположения, что конформационное состояние основной цепи определяет ориентации боковых цепей, а не наоборот. Если бы это было действительно так, то структуры всех белков, имеющих одинаковые основные цепи, мало чем отличались бы друг от друга. По аналогичной причине в рассматриваемых ниже работах, которые посвящены полной реконструкции трехмерной структуры белка, задача решается чисто формальным образом, вне связи с физикой реального механизма свертывания белковой цепи в нативную конформацию. Ориентации боковых Цепей рассчитываются при фиксированной форме основной цепи, которая
моделируется путем анализа гомологичных белков, берется непосредственно из известной кристаллической структуры исследуемой молекулы или, что совсем ненадежно, предсказывается эмпирическими корреляциями.
Ряд методов строится на идее о том, что конформационные состояния боковых цепей могут быть представлены ограниченным числом канонических комбинаций двугранных углов %, отвечающих хорошо известным стереохимическим правилам [308-315]. Идея канонических форм боковых цепей сама по себе плодотворна. Однако автономное использование таких форм при заданной структуре основной цепи, а не в качестве составной части метода априорного расчета конформаций белков, базирующегося на физической теории, встречается с большими трудностями [316-318]. При формальном подходе они обусловлены большим количеством структурных вариантов и значительным разбросом значений углов ^ в пределах локальных минимумов. Кроме того, анализ конформационных состояний боковых цепей остатков, не зависимый от основной цепи, в теоретическом отношении малоперспективен.
Предыдущая << 1 .. 257 258 259 260 261 262 < 263 > 264 265 266 267 268 269 .. 303 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed