Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
?<ljc. 11.18. УФ-спектры, кривые КД (а) и ДОВ (<Т) диметиламидов Ы-ацетил-?-алаиина (//) и Щвретил^-валина (VI) в гептане (/), этаноле (2) и воде (J)
•видимому, форма L, предсказанная в расчете [89] и удовлетворяющая ным спектров ЯМР [88] и дипольных моментов (см. табл. 11.12). Кроме Ipto, это подтверждается и тем обстоятельством, что кривая КД соеди-
II в воде аналогична кривой поли-р-метил-^аспартата, образуются согласно работам Д. Урри [91] и Г. Шераги с соавт. [92], левую араль, а также весьма схожа с зеркальным отражением кривой правой спирали поли-?-аланина (данные Ф. Квадрифоглио и Д. Урри [93]). кривой КД соединения II в гептане наблюдаются признаки дихроич-поглощения конформации L, а на кривой КД водного раствора II Информации у. Это позволяет заключить, что содержание приме-Ых форм невелико. Валиновое производное VI в гептане и этаноле
Рис. II.19. УФ-спектры, кривые КД (а) и ДОВ (б) диметиламидов И-ацетил-Ы-метил-аланина (IV) и Ы-ацетил-Ы-метил-?-валина (VIII) в гептане (/), этаноле (2) и воде (3)
fit 11.20. Карты вращательных сил метиламидов Ы-ацетил-Ы-метил-L-аланина (III), ($<щетил-М-метил-?-валина (VIII) и L-пролина (IX), совмещенные с конформационной картой *цюкулы III
^ и-те*-переход, б - тс-7с*>переход
4.»
(6М. рис. 11.18) практически полностью присутствует в конформации у (ЧТО согласуется с постоянством дипольного момента VI в растворах ССЦ иСНС13), и лишь в воде равновесие заметно смещается в сторону конформации L.
Потенциальная поверхность диметиламида 1Ч-ацетил-1Ч-метил-/,-аланина мало отличается от потенциальной поверхности только что р&смотренной молекулы (II). Конформационная карта IV фактически федставляет собой результат совмещения карт ПиШ (рис. 11.16). Энергия оттимальных конформаций молекулы IV и их геометрические параметры
?1ведены в табл. 11.13. Расчет приводит к заключению о реализации во х средах практически только одной конформации у. Соответствует ли Но заключение экспериментальным данным? На кривых КД соединения Щ как и аналогичного N-метилзамещенного валинового диметиламида I) в растворе гептана (рис. 11.19) наблюдаются отрицательные полосы ^-переходов при 227 нм и по две полосы противоположного знака при |2и~192 нм, характерные для «-^‘-переходов. В водных растворах Квые КД лишь незначительно изменяют свою форму в основном в ультате голубого сдвига полосы я-л*-перехода. Мало отличаются Чу собой и кривые ДОВ соединений IV и VIII в растворах гептана, аола и воды. Таким образом, спектры КД и ДОВ указывают на иден-аость пространственных форм IV и VIII, а также на сохранение кон-рмационного состояния соединений в различных средах. Это полно-|Йо соответствует результатам теоретического конформационного ана-
рСогласие между расчетными и опытными данными идет, однако, еще вьше. Из карт вращательных сил метиламидов N-ацетил-а-амино-иот, рассчитанных Дж. Шеллманом и соавт. [94], следует, что из четы-конформаций, отвечающих локальным минимумам потенциальной
энергии на полученных нами конформационных картах соединений IV а VIII, только одна конформация у, имеющая минимальную энергию, соот. ветствует экспериментальным спектрам КД, т.е. имеет отрицательные полосы п-л*-перехода и ближнего 71-71*-перехода (рис. 11.20). Следовательно, можно утверждать, что диметиламиды IV и VIII обладают коц. формацией у, устойчивой как в полярных, так и в неполярных средах Интересно отметить, что кривая КД поли-М-метил-/^-аланина в растворе перфторэтанола, полученная М. Гудманом и М. Фридом [95], близка крц. вым КД диметиламидов IV и VII.
В отличие от соединений IV и VIII у диметиламида ГЧ-ацетил-?-пролина (X) фиксация угла ф при —60° исключает реализацию формы у. Результаты конформационного анализа этого соединения, полученные В. Медисоном и Дж. Шеллманом [96], Г. Шерагой и соавт. [97], Б. Пульманом и соавт. [98] и автором данной монографии и соавт. [88, 89] показали, что при транс-конфигурации амидной группы предпочтительной является конформация 5 с параметрами ф —60°, у = 100-180°. Другая оптимальная форма R имеет резко очерченный потенциальный минимум, расположенный на 5-10 ккал/моль выше потенциального плато конформации 6. Наблюдаемый спектр КД соединения X в гептане не противоречит форме
5, имеющей, согласно карте вращательных сил, отрицательную полосу /г-71*-перехода и более интенсивную положительную полосу 71-я*-пере-хода.
Итак, были рассмотрены результаты теоретического конформационного анализа совместно с данными экспериментального исследования пространственного строения серии метиламидов N-ацетил-а-аминокислот и их N-метильных производных в различных средах. В основу интерпретации опытного материаху^ыли положены геометрические и энергетические характеристики ограниченного набора оптимальных конформаций монопептидов, изученных теоретически. При этом обнаружилось полное соответствие между всеми выводами теоретического анализа, с одной стороны, и эспериментальными данными, с другой. В результате была установлена непосредственная связь между оптимальными формами рассчитанных монопептидов и соответствующими опытными данными, полученными с помощью различных физических методов; теоретический и экспериментальный подходы не обнаружили противоречий в оценке тенденции смещения положений конформационного равновесия у изученных монопептидов при переходе от неполярных к полярным растворам. Тем самым было показано, что использованные в расчете потенциальные функции и параметризация адекватно отражают реальные взаимодействия атомов одного аминокислотного остатка и удовлетворительно имитируют влияние на эти ближайшие взаимодействия окружающей среды. Расчетный метод конформационного анализа выдержал, таким образом, свое первое испытание на пути к решению задачи структурной организации белков. Это, пожалуй, самый важный вывод из проведенного нами комплексного теоретического и экспериментального исследования. Он, конечно, не решал еще многих проблем, но послужил надежным обоснованием для следующего шага - анализа конформационных возможностей монопеп-тидов всех остальных стандартных аминокислот.
