Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
1,7 1.7
Если удлинение пептидной цепи на два остатка (AT I) понижает отно сительную энергию конформаций группы А, то укорочение на два остатка по сравнению с AT II (АТ П-(1-6)-пептид) действует в противоположную сторону: две из четырех конформаций группы В имеют самую низкую энергию, не превышающую 1,0 ккал/моль. Изменения, однако, не так резки, как в случае AT I, и конформационные возможности гексапептид-ного аналога ангиотензина, лишенного с потерей двух остатков ряда стабилизирующих взаимодействий, естественно, возрастают. Реальными при определенных внешних условиях становятся не только конформации группы А, но даже Q-Fj, особенно D]p Замены в молекуле AT II остатков Val в третьем и пятом положениях на остатки Pro ([Pro3]-AT II и [Рго5]-дт II) и Ala ([А1а3]-АТ II и [А1а5]-АТ II) преследовали цель внести определенные, заранее известные стерические затруднения и запретить реализацию большого числа конформаций (первые два пептида) и, напротив сделать аминокислотную последовательность AT II более лабильной, а также оценить ограничительный эффект на формирование пространственного строения молекулы достаточно объемных и разветвленных при атоме СР остатков Val (вторая пара пептидов).
Предшествующий Pro остаток, находясь в R-форме, имеет высокую энергию из-за перекрывания ван-дер-ваальсовых радиусов атомов Н собственной метиленовой группы пролинового цикла. Для этого остатка наиболее предпочтительна форма В, а затем L. Поэтому дипептидный участок Arg2-Pro3 у аналога [Рго3]-АТ II может обладать только развернутым шейпом е. Следовательно, реализация шести из 14 низкоэнергетических конформаций AT II с R-формой Arg2 и/-шейпом дипептида Arg2-Pro3 становится у синтетического аналога маловероятной. Предпочтительными остаются лишь структуры Aj и А4 с относительной энергией 0 и 4,5 ккал/моль. Энергия остальных превышает 10,0 ккал/моль.
В табл. IV.27 сопоставлены энергетические матрицы взаимодействий валентно-несвязанных атомов в конформациях А) природного гормона и [Рго3]-АТ И. Видно, что замена Val3 на Pro3 практически не сказывается на энергии невалентных контактов. Без изменений остается геометрия конформаций Aj в обеих молекулах. Заметно увеличился существовавший и ранее разрыв в энергии структур А и В. Теперь он значительно превысил отметку 10,0 ккал/моль. В табл. IV.27 сравнены внутриоста-точные энергии взаимодействия конформации В4 AT II (4,6 ккал/моль) с лучшей конформацией группы В - также В4 [Pro3]-AT II (11,8 ккал/моль). Рост конформационной энергии у синтетического аналога обусловлен ослаблением стабилизации приблизительно на 9,0 ккал/моль между Arg" и Val5, His6. Причиной послужило жесткое пролиновое кольцо, ставшее помехой для сближения боковых цепей этих остатков. При замене Val5 на Pro5 не запрещаются конформации ни в группе А, ни в группе В, так как в обоих случаях участок Ту г4-Val5 имеет развернутую форму. Тем не менее расчет показал, что ситуация здесь в принципе аналогична только что рассмотренной, т.е. наблюдается понижение относительной энергии конформаций А и повышение относительной энергии конформаций В-
риведенные в табл. IV.28 данные о лучших структурах групп А! и , природного пептида и его [Рго5]-аналога объясняют энергетичес-ую дифференциацию менее эффективными невалентными взаимо-•йствиями остатка Pro в В, по сравнению с остатком Val. Конформации ie Ai обеих молекул энергетически и геометрически практически иден-ичны.
Как показал расчет, замены Val3 на Ala3 и Val5 на Ala5, представляющие, казалось бы, большую конформационную свободу основной ¦епи гормона в пределах тех же минимумов многомерной потенциальной |оверхности, практически не повлияли на конформационное равновесие. Йо-прежнему структуры группы А в полярной среде предпочтительнее В, К структуры Cj-F, столь же высокоэнергетичны. Поэтому можно вжидать, что спектр биологической активности аналогов в отличие от Ёролиновых будет достаточно полно воспроизводить спектр активности вриродного AT II. В [Pro2]-AT II замена касается остатка, не только вистующего чисто стерические условия формирования конформационных состояний молекулы, как у рассматриваемых выше четырех синтетических аналогов природного гормона, но и, безусловно, играющего важную роль в специфическом узнавании или в соответствующих последствиях гормон-рецепторных взаимодействий. Такая двойственность осложняет трактовку результатов теоретического конформационного анализа jtaoro аналога, представленных в табл. IV.26. Любопытно, что у [Рго2]-АТ tt самые предпочтительные конформации - В6 и Fb имеющие очень высокую энергию у AT II. В следующих пяти аналогах остаток [Phe8]-AT II Последовательно заменен на остатки Ala, Leu, Val, Не и, наконец, Туг, т.е. ha гидрофобные остатки постепенно увеличивающегося объема. Существенных изменений конформационных возможностей по сравнению с природным октапептидом при этом не наблюдается. Во всех случаях доминируют конформации группы А. Энергетическое распределение конформаций [Tyr^J-AT II практически совпадает, как и можно было ожидать, с распределением AT II.
