Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
ванной последовательности был проведен практически независимо. дЛя [0-А1а3]-аналога, помимо четырех отобранных конформационных состояний 8-пептида (I, III—V), были количественно опробованы также десятки других структурных вариантов.
Расчет показал, что реальными для [Л-А1а3]-аналога являются две конформации из предполагавшихся четырех, а именно IV и V (табл. IV.24). Значительное повышение энергии структур I и III вызвано наталкиванием метильной группы D-Ala3 на основную цепь. Снятие этого неблагоприятного контакта сопровождается разрушением многих взаимодействий, стабилизирующих структуры. В то же время в случаях IV и V замена Gly3 на D-Ala3 не только не ослабляет ни одного контакта, а даже усиливает некоторые из них. При замене Gly4 на L-Pro4 из наиболее низкоэнергетических конформаций 8-пептида остаются лишь I и V; в принципе нельзя исключить структуры Иб и VII, но они значительно менее вероятны; абсолютно нереальны Ila, III, IV, VI и VIII. Последующий расчет показал, что включение Pro в четвертое положение приводит к резкой энергетической дифференциации конформаций. У [Pro4]-аналога выделяется фактически единственная, низкоэнергетическая структура шейпа fefffefe (I), являющаяся глобальной и у природного пептида 8-сна. В связи с этим такая модификация может быть рекомендована для синтеза и биологического изучения. Столь же определенны и не менее интересны результаты решения обратной задачи для двух других аналогов 8-пептида - [Pro6]- и [Pro7]-.
При замене Ala6 на Pro6 запрещаются конформации I, III, VI и VIII, так как предшествующий остаток находится у них в R-состоянии. Заметно возрастает энергия конформаций IV и V из-за фиксации двугранного угла Фб при -60°, при включении в цепь Pro в оптимальных структурах 8-пептида ф6 имеет значения -105° (IV) и -127° (V). Изменение угла ф6 на десятки градусов в случае Pro6 сопровождается увеличением расстояния между заряженными группами Trp1, Asp5, Glu9 и, как следствие, ослаблением электростатических взаимодействий (на ~5 ккал/моль у IV и на ~4 ккал/моль у V). Кроме того, вынужденная деформация основной цепи на центральном участке последовательности нарушает согласованность целого ряда стабилизирующих, дисперсионных контактов. Реальными и равновероятными у [Рго6]-аналога являются лишь две конформации (Па и 116) одного структурного типа (eefeefee), но с разными формами основной цепи. У природной молекулы их абсолютная конформационная энергия существенно отличается (-11,5 ккал/моль у Па и -5,7 ккал/моль у 116), а у [Рго6]-аналога совпадает (-13,0 ккал/моль). Суммарный эффект межостаточных взаимодействий в структуре Па остается тем же (повышение стабильности на 1,5 ккал/моль вызвано внутриостаточными, ближними взаимодействиями). Наибольшие изменения произошли со структурой 116. Введение Pro значительно деформировало форму основной цепи, уменьшив тем самым энергию электростатических взаимодействии (-3,5 ккал/моль), не создавая при этом каких-либо неблагоприятных контактов. Также понизилась на -2,5 ккал/моль энергия дисперсионных взаимодействий за счет образования новых контактов с боковой цепью Pro6. В результате стабильность конформаций 116 сравнялась с Па.
При введении Pro7 вместо Ser7 образуется такая последовательность у »оторой из всего набора в принципе вероятных для нее пространственных jbopM (I, III—V) низкой энергией обладает лишь одно конформационное со-|гояние (I) шейпа fefjfefe. Сопоставление его геометрических параметров с Параметрами этого же состояния молекулы природного 5-пептида убеди-(рельно свидетельствует о стерической комплементарности замены Ser7 на fro7 (как и замены Gly4 на Pro4). В то же время включение Pro в струк-(руры III—V неизбежно сопровождается большим изменением угла ф7 Jc-114° (III), -158° (IV) и -138°(V) до-60°), в результате чего геометрия §тих структур значительно отклоняется от соответствующих оптимальных форм 5-пептида и разрушается вся система стабилизирующих дисперсионных и электростатических взаимодействий. В случае конформации J1) этого не происходит. Более того, у [Рго7]-аналога такая структура на
&5,5 ккал/моль более стабильна, чем у 5-пептида. Детерминация той же структуры с практически совпадающими значениями всех двугранных ^глов имеет место, как отмечалось, и у другого аналога 5-пептида - [Рго4]-, При изучении биологических свойств гормона обе модификации ([Pro4]- и [Pro7]-) могут представить большой самостоятельный интерес. Первый Аналог, сохраняющий все функциональные группы природной молекулы, Полезен для идентификации и исследования той биологической активности 5-пептида, за которую ответственна конформация (I). Привлечение второго аналога поможет выяснить роль боковой цепи Ser7 в реализации этой активности. Кроме того, структуры (I), одинаковые у 5-пептида, [Pro4]- и [Рго7]-аналогов по геометрии оптимальных форм, отличаются по своим динамическим конформационным свойствам (особенно [Pro4]-), поскольку име-1от разную абсолютную энергию внутримолекулярной стабилизации (соответственно -12,5; -13,4 и -17,2 ккал/моль).
