Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
0 а б 4 ил\
ё\
|oIQ)
примерах. В качестве таковых выбраны аналоги брадикининпотен-цирующего пентапептида (БПП5), пептид 5- сна и ангиотензин II.
19.2. АНАЛОГИ БРАДИКИНИНПОТЕНЦИРУЮЩЕГО ПЕНТАПЕПТИДА
Исходными в решении обратной структурной задачи для природной молекулы БПП5 (<Glu!-Lys2-Trp3-Ala4-Pro‘i) послужили его формы основной цепи, полученные путем комбинации всех возможных форм структурных вариантов перекрывающихся трипептидов 1-3 и 3-5 (см. гл 8) При замене у БПП5 остатка Ala4 на Pro4 становятся запрещенными все структуры со свернутой формой на участке Ъ-А. Но и среди структур разрешенных типов не могут быть реализованы варианты, в которых четвертый остаток пентапептида находится в L-состоянии, а третий - в R-состоянии. В результате из дозволенных для БПП5 конформаций с 18 различными формами основной цепи 8 типов у синтетического аналога [Рго4]-БПП5 можно ожидать реализацию состояний лишь с шестью формами четырех типов пептидного скелета.
Все аминокислотные остатки, за исключением Gly, имеют более объемные боковые цепи, чем Ala. Замена в пептидной цепи молекулы БПП, остатка Ala4 на любой другой остаток, кроме Gly, должна вызывать определенные стерические ограничения и приводить к смещению характерного для природного пентапептида положения конформационного равновесия, каких-либо новых оптимальных состояний, запрещенных для исходной молекулы, при этом появиться не может. Однако поскольку все стандартные остатки, кроме Pro и Gly, имеют сходные конформационные карты ф-у с разрешенными областями R, В, L, то такая замена не приведет к заведомому исключению из рассмотрения структурных вариантов форм или шейпов пептидного скелета, дозволенных для БПП5 с Ala4. Влияние подобных замен выявляется при учете только средних и дальних взаимодействий, т.е. в расчете конкретных конформационных состояний, а не при полуколичественном рассмотрении форм основной цепи и тем более шейпов. Введение в четвертое положение пентапептида остатка N-MeAla не ограничивает типы пептидного остова, а затрагивает лишь формы, нереальными становятся те из них, в которых третий и четвертый остатки находятся в R-состоянии (см. рис. IV.20, а, в). Во всех структурах, разрешенных для БПП5 и его рассмотренных аналогов, С-концевой дипеп-тидный участок может находиться лишь в развернутом состоянии (е) Из 16 шейпов, разрешенных в общем случае для пентапептида, у этих молекул исключается половина со свернутыми формами С-концеового дипептида (/). При замене L-Ala4 на D-Ala4 именно запрещенные для БППч типы структур и только они становятся возможными. Следовательно, конформационные состояния молекул БПП5 и [0-А1а4]-БПП5 по форме основной цепи и шейпу полностью альтернативны. Метилирование пептидного азота аминокислотного остатка с L- и D-конфигурацией ограничивает конформационную свободу предшествующего остатка Невозмож-
ность реализации его в R-состоянии исключает ряд форм основной цепи, не уменьшая, однако, число шейпов.
Проведенное рассмотрение решения обратной структурной задачи на уровне шейпов и форм основной цепи показывает, что даже простейшие химические модификации пептидной последовательности, такие, как единичная аминокислотная замена, N-метилирование и изменение конфигурации асимметрического центра остатка, могут существенно сказаться на конформационных возможностях молекулы. Благодаря исключению из последующего рассмотрения целого ряда типов пептидного остова, а в каждом типе - форм основной цепи и, следовательно, большого числа конформационных состояний, на этом этапе достигается значительное сужение границ поиска нужной структуры. Особенно важно то обстоятельство, что стерические последствия всех отмеченных изменений химического строения, сделанных по отдельности или в комбинации, можно заранее предвидеть при рассмотрении задачи в общем виде. Кроме того, они имеют универсальный характер, т.е. справедливы для любой аминокислотной последовательности. Перейдем теперь к завершающей стадии решения обратной задачи, требующей строгой количественной оценки влияния химических модификаций на конформационные состояния пептида.
В табл. IV.22 приведено энергетическое распределение оптимальных конформаций молекул БПП5, [Рго4]-БПП5 и [М-МеА1а4]-БПП5 в соответствии с их формой и шейпом пептидного скелета [372, 373]. У природного пентапептида доминирующей предпочтительностью обладают конформации двух типов-/е/е и fffe. Наибольшие вклады в стабилизацию конформаций первого шейпа с формой основной цепи RBBLR вносят электростатические взаимодействия между е-аминогруппой Lys и С-концевой карбоксильной группой Pro (—7,0 ккал/моль) и дисперсионные взаимодействия алифатической части боковой цепи Lys2 с основной цепью фрагмента А1а4-Рго5 (—7,5 ккал/моль). Лучшая конформация шейпа fffe с формой RRRBR уступает глобальной -2,0 ккал/моль. Она компактней последней и в силу этого предпочтительнее по дисперсионным взаимодействиям, но проигрывает -4,5 ккал/моль по энергии электростатических взаимодействий из-за удаленности боковой цепи Lys от С-концевого участка. Как уже отмечалось, структура типа fffe может оказаться самой предпочтительной в сильнополярных средах или при образовании ионных пар с заряженными группами других молекул.
