Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
структур *). Точность подобного расчета (даже в предположении, что все
допущения верны) зависит от того, в какой степени базисные спектры [0а],
[Ор] и [хг] являются линейно независимыми функциями. К счастью, как
явствует из рис. 8.9, эти спектры достаточно сильно различаются.
Рассмотренный подход имеет по меньшей мере два слабых места. КД а-
спиралей и 13-участков является функцией их длины. Модельные соединения,
используемые для получения базисных спектров, представляют собой
гомополимерные структуры гораздо больших размеров, чем длина типичных
участков в глобулярных белках. В принципе эту трудность можно преодолеть,
если ввести необходимое число дополнительных параметров. Однако
недостаточная точность экспериментальных данных во многих случаях делает
подобную процедуру неоправданной. Другой проблемой является то, что
третичная структура типичного глобулярного белка представляет собой
совокупность достаточно тесно упакованных участков с определенной
вторичной структурой. Хотя вклад в КД от взаимодействий между хромофорами
спадает как квадрат расстояния между ними, должен существовать
определенный вклад от взаимодействия и между участками с разной вторичной
структурой; эти взаимодействия нельзя адекватно смоделировать,
рассматривая протяженные гомополимеры.
Метод полуэмпирического расчета КД, с помощью которого удается обойти обе
эти трудности, был предложен Д. Ветлауфером. Для построения базисных
спектров здесь используются не полипептиды, а набор различных белков с
известной пространственной структурой, что позволяет получить достаточно
надежные значения ха, Хр и хг. Зная экспериментальные спектры КД, можно,
решая систему уравнений вида (8.21), найти [0"(Х)], [0 (X)] и [0Г(Х)],
т.е. аппроксимировать спектры каждого из типов вторичных структур в том
виде, как они существуют в реальных белках. Эта процедура автоматически
включает в себя усреднение как по длинам отдельных участков, так и по
третичным взаимодействиям. На рис. 8.9 изображен типичный базисный набор
спектров КД, полученный на основании измерений спектров белков.
Адекватность этого экспериментально полученного набора можно проверить,
если вычислить КД других белков, не использованных при расчете базисных
спектров. В табл. 8.1 представлены типичные данные, полученные как
методом Ветлауфера, так и с использованием базисного набора полипеп-
тидных спектров. Видно, что оба метода дают достаточно хорошие
результаты.
ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОПТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
В отличие от белков при рассмотрении КД нуклеиновых кислот нельзя
игнорировать спектральные различия между отдельными мономерными звеньями.
Во всех обычно
** Рациональнее всего представить искомые доли вторичных структур в виде
трехкомпонеитного вектора х, а измеряемый при i различных длинах волн КД
- в виде вектора 0 с числом компонент i. Тогда базисный набор КД будет
представлять собой матрицу М размерности i х 3, а уравнение (8.21)
запишется в виде 0 = М • х- Решая это уравнение относительно х. получим X
= (ММ +)~ *М + где М + - транспонированная матрица, а М "1 - обратная.
Это выражение является алгебраическим эквивалентом метода наименьших
квадратов.
80
ГЛАВА 8
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ НА ОСНОВАНИИ ИЗМЕРЕНИЙ КД
Таблица 8.1
Белок
Метод
Структура
карбоксипептидаза а-химотрипсин миоглобин лизоиим
Рентгеноструктур- а-спираль 23 8 -68 28
ный анализ /3-Слой 18 22 0 10
Беспорядочная 59 70 -32 62
конформация
+ другие
структуры
Для построения а-Спираль 13 12 68 29
базисного набора /3-Слой 31 23 5 11
использован Беспорядочная 56 65 27 60
спектр КД конформация
поли-Б-лизина
Для построения а-Спираль 26 20 _П _|>
базисного /3-Слой 18 20 _¦> _|>
набора Беспорядоч- 56 60 _1) _1)
использованы ная конформация
спектры КД
белков
^ Результаты, полученные в этих случаях, не могут служить свидетельством
в пользу илн против данного метода, поскольку спектры КД этих белков
входили в исходный базисный набор.
встречающихся вторичных структурах полинуклеотидов основания оказываются
вовлеченными в непосредственные взаимодействия друг с другом. Для
объяснения спектров КД и ДОВ необходимо не только учитывать относительное
содержание оснований, но и располагать некоторой информацией относительно
их последовательности. Спектр КД динуклеозидфосфата (например, ApG) в
водном растворе заметно отличается от суммы спектров КД мономеров А и G.
Взаимодействие между уложенными в стопку основаниями приводит к
существенному изменению спектра КД даже в случае таких коротких
олигомеров. Спектр КД для ApG можно описать, если учесть соответствующие
вклады от двух мономеров и вклад, отвечающий взаимодействию между
основаниями:
2[0АроМ] = [ад] + [0о№] + 'асМ (8.22)
Аналогично для динуклеотида GpU имеем **
2[0gpuW] = [ад] + [ад] + *ои(А) (8-23)
Для тринуклеотида (например, ApGpU) нужно учесть вклад от трех мономеров,
