Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
Любую природную аминокислотную последовательность можно сравнить с вполне определенным и специально отобранным как по ассортименту, так и по количеству набором деталей, необходимых для сборки устойчивого, целенаправленно и безошибочно работающего механизма. Искусственные гомо- и гетерополипептиды представляются в этом случае наборами совершенно одинаковых, произвольным образом набранных деталей. Из таких наборов, естественно, нельзя создать достаточно стабильную сложную структуру, наделенную определенной функцией, но в то же время можно собрать бесчисленное множество случайных конструкций.
Предположение о согласованности взаимодействий дает возможность последовательно рассмотреть сначала средние взаимодействия, а затем дальние. Плотная упаковка аминокислотных остатков в белковой глобуле (это уже не предположение, а констатация опытного факта) позволяет не включать в конформационный анализ белка молекулы окружающей среды, а учитывать скорректированные соответствующим образом только внутрибелковые взаимодействия. Итак, ближайшей задачей становится изучение средних взаимодействий, или, иначе, конформационный анализ олигопептидов. Под средними будут подразумеваться взаимодействия /-го остатка с четырьмя предшествующими (/ — 4) — (/ — 1) и четырьмя последующими (; + 1) - (/' + 4) остатками в цепи (см. рис. 1.1). Следовательно, для учета средних взаимодействий одного остатка с его соседями в по-
с$еДовательности требуется конформационный анализ нонапеитидного фрагмента. Конечно, такой выбор не в полной мере строг. Он продиктован, в частности, тем обстоятельством, что именно на нонапептидном участке обнаруживаются эффективные взаимодействия между противостоящими в а-спирали i-м остатком и (/ - 4)-м и (; + 4)-м остатками, доскольку а-спираль в отношении основной цепи является одной из самых компактных пептидных структур, то можно полагать, что в других случаях нонапептидный фрагмент также окажется достаточным для учета взаимодействия центрального остатка со своими соседями. Например, у самой вытянутой структуры - Р-складчатого листа средние взаимодействия реализуются на пентапептидном участке.
Выбор длины пептидной цепи, где проявляются средние взаимодействия, в принципе не столь уж важен. Несравненно более существенно <&, что и в случае нонапептида мы не готовы к решению конформа-цйонных задач. Те средства, которые были использованы в анализе свободных монопептидов, здесь не годятся. Чтобы убедиться в этом, достаточно взглянуть на табл. 11.17. Из нее следует, что в среднем амино-юрелотный остаток обладает -20 равноценными низкоэнергетическими фермами, учет которых необходим. Это практически исключает решение Вйнформационной задачи не только нонапептида, но в большинстве слу-$рев и пентапептида с использованием данных по монопептидам. Таким 0<дзазом, возникает необходимость в разработке нового метода конформа-ЗДЮнного анализа, учитывающего особенности стерических взаимоотношений между соседними по цепи остатками. Можно было надеяться, что знание конформационной специфики пептидов позволит не рассматривать сочетания всех возможных низкоэнергетических конформационных состояний остатков (у пентапептида их в среднем более 10 , а у нонапептида -10й) и сделает расчет более реальным.
Практический интерес для разработки метода конформационного анализа пептидов может представить сопоставление результатов независимого конформационного анализа специальных серий молекул дипептидов (I- 1, /) и (/, / + 1) и трипептида (i - 1, i, i + 1), полученных на основе данных по монопептидам (/ - 1), (/) и (i + 1), с результатами априорного федсказания набора структурных вариантов трипептида (i — 1, i, i + 1), Содержащего все его низкоэнергетические конформационные состояния, ^лученных на основе известных конформационных состояний двух смеж-вх дипептидов (; - 1, /) и (/, i + 1). Такое сопоставление могло открыть гь к выяснению конформационной специфики пептидов, послужить эснованием для фрагментарного подхода и привести к созданию со-Ветствующего метода конформационного анализа при соблюдении сле-эщих условий. Во-первых, в том случае, если взаимодействия двух ежных остатков приводят к заметной дифференциации оптимальных Врм каждого из них, так как не все сочетания самых выгодных кон-Ьрмаций свободных монопептидов приводят к выгодным конформациям 1ептидов. Во-вторых, если наиболее предпочтительные конформации ипептида представляют собой комбинации из ограниченного набора Бдпочтительных конформаций соответствующих дипептидов. Выполне-этого условия означает, что взаимодействия между непосредственно
Проблема белка, т 3
193
связанными остатками (; -1 и ;; / и i + 1) оказывают на конформационные возможности трипептида более существенное влияние, чем взаимодейст. вия между крайними остатками (; - 1 и / + 1), и/или последние не вступают в противоречие с первыми и могут осуществляться при сочетании некоторых выгодных дипептидных конформаций. Наконец, непременным условием является достаточно четкое и, естественно, адекватное реальной ситуации обнаруженге существующими потенциальными функциями энергетической дифференциации конформационных состояний пептидов.
