Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Если под кодом понимать ограниченный набор четких правил, выполняемых белковой цепью при структурной самоорганизации с величайшей точностью и высочайшей надежностью, как это имеет место в случае правил, управляющих биосинтезом белка, то можно априори утверждать, Что существование кода A-А невозможно. Трансляционный генетический Код определяет химическое строение полипептидной цепи путем последовательного присоединения аминокислот, каждая из которых (их всего 20) в отношении своей валентной схемы всегда одна и та же. Предполагаемый стереохимический код A-А не может в принципе фиксировать для каждого аминокислотного остатка одно и то же конфор-мационное состояние. Это однозначно подтверждается экспериментально,
помимо уже приведенных данных, наличием в трехмерных структуру белков у химически одинаковых остатков большого числа различных пространственных форм. Например, у остатков Lys и Arg их много десятков, а в среднем у одного из 20 стандартных остатков число форм превышает 10. Кроме того, многочисленные результаты конформационного анализа, в том числе представленные в этой книге, свидетельствуют о том, что встречающиеся в белках формы аминокислотных остатков практически изоэнергетичны, т.е. равновероятны, и являются самыми предпочтительными для свободных аминокислот. В том случае, если бы пары остатков А-А проявляли при взаимодействии специфичность, это должно было бы выразиться прежде всего в стереокомплементарности их конформационных состояний и, следовательно, привести к унификации для данных остатков А и А пространственных форм комплексов A-А в структурах всех белков, что не наблюдается.
Как полагают Меклер и Идлис, "обязательный компонент любой А-А-связи - водородная связь, образующаяся между полярной группой боковой цепи одного аминокислотного остатка и карбонилом остова полипептидной цепи - компонентом аминокислотного остатка-партнера" [352. С. 43]. Вокруг таких водородных связей имеются гидрофобные рубашки, "защищающие их от атаки молекулами растворителя, в первую очередь, воды. Таким образом Природа обеспечивает образование особых, ранее неизвестных, специфических связей между аминокислотами - А-А-связей" [352. С. 44]. Из описанной структурной модели А-А-комплекса, однотипной для всех 26 пар аминокислотных остатков, не ясно, почему водородная связь является "обязательным компонентом любой А-А-связи". Это исключено по целому ряду причин. Во-первых, стабилизирующая энергия водородной связи, даже если она экранирована от контактов с водой, во много раз уступает суммарной энергии других видов невалентных взаимодействий, прежде всего, дисперсионной энергии. Во-вторых, точечное взаимодействие двух атомов этого "обязательного компонента" не может обеспечить стереокомплементарность остатков А и А. Напротив, как хорошо известно [353], взаимное расположение групп С = 0 и Н-О (Н-N) определяется не столько самой водородной связью, сколько потенциальной энергетической поверхностью окружающих ее атомных групп. Она реализуется только в том случае, если удовлетворяет требованиям других видов невалентных взаимодействий, среди которых наибольшие ограничения накладывают ван-дер-ваальсовы взаимодействия. В-третьих, сближенность акцептора и донора протона требует определенной ориентации друг относительно друга основной цепи одного остатка и боковой цепи другого, что должно лишать конформационной свободы оба аминокислотных остатка и вести к реализации у всех пар A-А-связей данного типа одинаковых конформационных состояний. Такая унификация пространственного строения A-А-комплексов, как отмечалось, противоречит эксперименту. И наконец, в-четвертых, с предложенной моделью A-А-связи не согласуется четко проявляющаяся в трехмерных структурах белков тенденция боковых цепей заряженных остатков (Arg, Lys, Glu, Asp), находящихся на поверхности глобулы, принимать полностью развернутые конформации и ориентироваться в
¦реду, а не выискивать "свои" антиаминокислоты для образования ^-А-связей.
Если предположить, что специфические взаимодействия аминокислот с гиаминокислотами все же существуют, несмотря на ошибочность пред-вженной для А-А-связи структурной модели с водородной связью как обязательным компонентом", то естественен в этом случае вопрос, ^чем ж« тогда может заключаться исключительность пар A-А и какова изическая причина их энергетической предпочтительности по сравнению кругами парными контактами. Меклер и Идлис такой вопрос не только ! обсуждают, но даже не ставят. Они просто декларируют, что полярные гатки комплементарны неполярным. В чем же можно усмотреть гереокомплементарную предпочтительность Gly-Ala, Pro-Gly, Lys-Ala, гносящихся к A-А-парам остатков, перед, например, Trp-Leu, Phe-Tyr, i|rg-Glu, не принадлежащих к избранным меклеровским парам A-А и, иедовательно, не оказывающих определяющего влияния на формирование белковой глобулы [352]? Ввод кода А—А, согласно которому полярные и заряженные остатки образуют специфические контакты исклю-|щтельно с неполярными, подрывает физические основы общепринятых (трактовок межмолекулярных взаимодействий, в частности, концепций |[. Ленгмюра и У. Козмана о взаимодействиях гидрофобных и гидрофильных атомных групп. По-видимому, первые попытки Меклера исполь-|овать свой стереохимический код А-А для предсказания пространствен-
