Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
373. Севастьянова Н.Н., Попов Е.М. I/ Там же. . 518-523.
374. Ondetti М.A.. Pluscec J., Waaver E.R. et al. // Chemistry and biology of peptides: Proc. of the
III Amer. Peptide Symp. Boston: Ann Arbor Science, 1972, P. 525-532.
375. Chusman H.S., Pluscec J., Williams N.J. et al. // Experientia. 1973. Vol. 29. P. 1032-1036.
376. Ахмедов Н А., Аббаслы P.M., Попов Е.М. // Молекуляр. биология. 1989. Т. 23. С. 676-682.
377. Попов Е.М., Ахмедов Н.А., Касумов О К. и др. // Биоорган, химия. 1980. Т. 6. С. 1620-1631.
378. Гогитидзе Т.В., Попов Е.М. //Там же. 1983. Т. 19. С. 517-535.
Ъ19.Срап1 S., Haber Е. // New Engl. J. Med. 1974. Vol. 291. P. 389-400.
380. Rowe B.P., Grove K.I., Saylor D.L., Speth R.C. // Europ. J. Pharmacol. 1990. Vol. 186. P. 339-345.
381. Chang R.S.L., Lotti VJ. // Mol. Pharmacol. 1990.Vol. 37. P. 347-351.
382. Chang R.S.L., Lotti V.J., Chen T.B., Faust K.A. // Biochem. and Biophys. Res. Commun.
1990. Vol. 171. P. 813-819.
383. Никифорович Г.В., Галактионов С.Г., Чипенс Г.И. Конформации пептидных биорегуляторов. М.: Медицина, 1983.
384. Гогитидзе Т.В., Попов Е.М. // Биоорган, химия. 1983. Т. 9. С. 693-793.
385. Попов Е.М. // Успехи химии. 1994. Т. 63. С. 1004-1026.
386. Гогитидзе Т.В., Попов Е.М. // Биоорган, химия, 1993. Т. 19. С. 773-795.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В заключении суммируем основные выводы и отметим перспективу развития представленных в этой книге исследований молекулярной структурной организации пептидов и белков.
1. Развит подход к решению задачи о структурной организации белка, который включает термодинамическую и физическую теории, а также метод расчета нативной конформации белковой молекулы по известной аминокислотной последовательности.
2. Термодинамическая теория самоорганизации белка разработана на основе нелинейной неравновесной термодинамики, а именно, теории диссипативных систем и теории бифуркаций (см. гл. 1, 2).
3. Согласно предложенной феноменологической бифуркационной теории, самосборка белка осуществляется в неравновесной термодинамической системе, состоящей из двух подсистем - одиночной полипептидной цепи и водного окружения. Возникновение в такой системе процесса свертывания белковой цепи и его самопроизвольное развитие от беспорядка к порядку без нарушения второго начала термодинамики обусловлены неоднородностью случайных изменений флуктуирующей белковой цепи - наличием наряду с множеством обратимых равновесных флуктуаций также необратимых (неравновесных, бифуркационных) флуктуаций, определяемых конкретной аминокислотной последовательностью и текущим конформационным состоянием. Последовательная реализация специфического для данной аминокислотной последовательности набора бифуркационных флуктуаций завершается созданием трехмерной структуры белка. Вызванное спонтанным процессом свертывания уменьшение энтропии одной подсистемы - гетерогенной полипептидной цепи - компенсируется повышением энтропии другой подсистемы - окружающей среды (см. разд. 2.1).
4. Бифуркационная термодинамическая теория и обобщение известных опытных данных о нативных конформациях белковых молекул послужили основой для разработки физической теории структурной организации белка. Физическая теория позволила представить громоздкую задачу структурной организации белка в виде менее сложных задач, поддающихся последовательному рассмотрению. Поэтапный подход к решению осуществлен путем разбиения всех внутримолекулярных невалентных взаимодействий на ближние, средние и дальние. Количественная оценка энергии всех видов взаимодействий производилась с помощью метода атом-атомных потенциалов ван-дер-ваальсовых, электростатических и торсионных взаимодействий и водородных связей (см разд 2.2).
5 Ближние взаимодействия изучены путем конформационного анализа метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. В результате для всех 20 стан-
<;йа
дартных аминокислотных остатков стали известны полные наборы низкоэнергетических оптимальных конформаций. Результаты расчета конформационных возможностей и положения конформационного равновесия свободных метиламидов N-ацетил-а-аминокислот в полярных и неполярных средах подтверждены экспериментальными данными, полученными для большого числа этих соединений с помощью методов инфракрасной спектроскопии, ядерного магнитного резонанса, дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма, а также дипольных моментов и газожидкостной осмометрии. Доказано, что используемые в теоретическом анализе потенциальные функции адекватно отражают реальные взаимодействия атомов в пределах одного аминокислотного остатка. Результаты расчетов метиламидов N-ацетил-а-аминокислот были сопоставлены с пространственным строением основных и боковых цепей остатков в белках известной трехмерной структуры. Обнаружена четкая корреляция между конформационными состояниями основных и боковых цепей остатков в белках и геометрией энергетически наиболее выгодных конформаций свободных метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. Таким образом, было доказано, что средние и дальние взаимодействия в белках ни в одном случае не вступают в противоречие с требованиями, диктуемыми ближними взаимодействиями. Найденные из анализа метиламидов N-ацетил-а-аминокислот наборы предпочтительных по энергии конформационных состояний являются универсальными и могут служить исходными в расчете трехмерных структур любых природных аминокислотных последовательностей (см. гл. 4, 5).
