Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
рассмотрение пространственного строения N-метильных производных „етяламидов N-ацетил-а-аминокислот интересно прежде всего потому, что gfH молекулы являются ближайшими аналогами монопептидов и, обладая значительно меньшей конформационной свободой, оказываются удобными дбъектами для проверки результатов теоретического анализа путем сравнения с более легко интерпретируемыми опытными данными физических методов [89]. Из сопоставления конформационных карт метил-змидов Ы-ацетил-?-аланина (I, рис. 11.10,6) и 1\т-ацетил-ГЧ-метил-/,-аланина (Ш, рис. 11.16) видно, что метилирование аминокислотного остатка особенно резко ограничивает свободу вращения вокруг связи N-Ca(cp) и тем самым сильно сужает области низкой энергии R и В.
В табл. 11.13 приведены найденные при минимизации углы вращения ср, фи величины относительной энергии оптимальных форм. Самой выгодной у молекулы Ш становится конформация Н с внутримолекулярной водородной связью (рис. 11.16). О доминировании свернутой формы у этого соединения в инертной среде, как и в аналогичных условиях у метилами-дов Ы-ацетил-1^-метил-/,-валина (VII) и L-пролина (IX), свидетельствуют (В полном согласии с расчетом) ИК-спектры (рис. 11.17, табл. 11.11). Дру-РМ свернутая конформация М хотя и образует у молекулы III водородную связь, но из-за стерических эффектов невыгодна; ее энергия на 3*6 ккал/моль больше энергии формы Н. Из развернутых конформаций монопептида >}-метил-?-аланина предпочтительными являются формы у и L (см. рис. 11.16 и табл. 11.13). Конформации 5, ? и R маловероятны. ЭНергия последней на 2,9 ккал/моль выше L; у дезметильного •йшопептида (I) наблюдается обратная картина (см. табл. 11.10). Таким Евразом, из конформационного анализа молекулы III следует, что в рзбавленных растворах неполярных растворителей будет осуществляться |№вновесие в основном между двумя молекулярными формами
Таблица 11.13
Геометрические параметры (гряд) и относительная энергия (ккал/моль) оптимальных конформаций N-метильиых производных !Ч-ацетил-/.-алаиина
Цюр- Метиламид N-ацетил-Ы- Диметиламид N-ацетил- Диметиламид N-ацетил-
метил-/.-аланина ?-аланина N-метил-/.-аланина
Ф ? Уобщ Ф ? ^общ Ф ? ^общ
-126 58 0 -134 -74 0 -133 70 0
1 50 58 0,7 48 74 0,9 44 68 1,5
-118 172 1,0 -101 144 0,6 -92 145 2,9
60 -179 1,5 65 148 3,3 64 148 3,9
-79 -62 4,5 -66 -42 7,0 - - -
61 -64 -2,4 - - - - - -
-76 64 1,2 - - - - - -
Рис 11.17. ИК-спектры метиламидов Ы-аце. тил-N-метил-/.-аланина (///), 1Ч-метил-/.-валина (VII) и L-пролина (IX) в CCL.4 (!) и CHCI3 (2)
(Н и у). Наличие такого равновесия подтверждают, как уже отмечалось, данные ИК-спектров (см рис. 11.17). С. Мидзусимой и соавт [90] с помощью спектров была оценена энергетическая разница между двумя указанными формами в 2 ± ± 0,3 ккал/моль для метиламида N-ацетил-Ы-метилнорлейцина, стериче-ского аналога соединения III в растворе СС14. Наша теоретическая оценка величины ДU в этих условиях составляет 2,4 ккал/моль. С увеличением полярности растворителя доля свернутой формы уменьшается (см. рис. 11.17).
Результаты расчета диметиламида 1^-ацетил-/,-аланина (II) приведены на рис. 11.16 и в табл. 11.13. Внутримолекулярную водородную связь соединение II образовать не может. Наиболее устойчивой развернутой формой в неполярной среде является у, за ней с незначительной энергетической разницей следуют 5 и L; конформации R и е маловероятны. Замещение водорода на группу СН3 при амидном азоте (II) значительно больше сужает области низкой энергии, чем в случае аналогичного замещения водорода у атома N аминокислотного остатка (III). Фактически запрещенными становятся все конформации со значениями угла у меньше 40°. Расчет предсказывает, что в полярных средах несколько более вероятной по сравнению с конформацией у, доминирующей в инертной среде, будет реализация конформации L. Исследованные нами [88] диполь-ные моменты соединения II и близкого ему VI (см. табл. 11.12) полностью согласуются с данными расчета [89]. Опытные величины дипольных моментов молекул II и VI в растворе СС14 (соответственно 2,80 и 1,99 D) совпадают со значениями, рассчитанными для формы у (2,7 и 2,0 D). При переходе к слабополярному растворителю СНС13 наблюдается заметное увеличение дипольного момента у II, что указывав на естественное смещение конформационного равновесия к более полярным формам, дипольный момент соединения VI, однако, остается здесь практически постоянным. Если это так, то соответствующие спектральные кривые КД и ДОВ соединений II и VI в неполярной среде, например в гептане, должны быть близки и отвечать конформации у. Рис. 11.18 свидетельствует, что это действительно имеет место. При переходе к водным растворам кривые КД и ДОВ соединения II резко меняются и, безусловно, отвечают уже иному конформационному состоянию. В воде доминирует.
