Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
\
-/>С
Р и с. III.5. Расчетная модель молекулы ангиотензина II
Asp1—Arg2—Val3—Туг4—Val5—His6—Pro7 —Phe8
a
b
с
d
g
11
III L
P н с. Ш.6. Схема конформационного анализа молекулы ангиотензина II
цепь остатка His6 удаляется от бензольного кольца боковой цепи остатка Туг4, что приводит к небольшой (~ 1,0 ккал/моль) дестабилизации конформаций группы В относительно А. Шейпы шести низкоэнергетических конформаций группы В и пути перехода их друг в друга показаны на рис. III.9. Лучшие конформации групп С, D, Е, F заметно уступают по энергии конформациям групп А и В. Они менее компактны и проигрывают прежде всего по энергии невалентных взаимодействий. Следующие представители этих групп имеют энергию, превышающую 10 ккал/моль. Итак, спектр энергетического распределения оптимальных конформаций ангиотензина II состоит из нескольких основных уровней (А, В, С,...), определяемых конформационными состояниями центрального фрагмента Val3-His6, и небольшого числа подуровней, различающихся конформационными состояниями лабильных N- и С-концевых дипептидов; первый может принимать пространственные формы всех возможных типов (ее, ef, а второй - только двух (ее, ef). Распределение конформаций в каждом семействе по энергии в наибольшей мере зависит от числа и эффективности стабилизирующих контактов между остатками лабильных и жестких фрагментов.
Из сопоставления представленных в табл. III.6 энергетических вкладов от ван-дер-ваальсовых, электростатических и торсионных взаимодействий в низкоэнергетические конформации молекулы ангиотензина следует, что решающее значение в стабилизации пространственной структуры имеют Ван-дер-ваальсовы, точнее дисперсионные взаимодействия или, иными словами, плотность упаковки аминокислотной последовательности. Между Величинами Уобщ и t/BflB четкой корреляции нет, хотя тенденции в их
Д
изменении аналогичны. Конформации А в среднем компактнее В (UBm = g
= -38,6, a U вдв = -36,4 ккал/моль) и тем более С, D. Более детальное представление о факторах, стабилизирующих конформации семейств А и В, дают треугольные матрицы энергии межостаточных взаимодействий (табл. 1П.7, III.8). Их можно разделить на две субматрицы - константную,
Относительная энергия (6'(>Сщ) и энергетические вклады ван-дер-ваальсовых (?/вдв), электростатических (1/м) и торсионных (t/T<lpc) взаимодействий (ккал/моль) предпочтительных оптимальных конформаций молекулы ангиотензина II
Группа Номер Шейп Конформация ^обш ^вдв ^торс
кон
формации
А 1 fe - r-ef R23B1212R222B212R!22B31RRI 1 0 -38,4 -3,5 4,2
2 s- --- fef--- - ef R23R3222R222B212R |22В31RR11 0,9 -41,4 -0,9 5,5
3 ff~ --- ее R21R3222R222B212R122B31BB31 3,5 -38,0 -1,4 5,2
4 fe- --- ее R23B1212R222B212R122B3iBB3l 4,0 -36,7 -0,3 3,1
В 1 ff~\ --- ее R23R3222R222B212B222B11BB31 3,5 -38,4 0,9 3,2
2 ее --- _ ее B2iBi222R222B212B222Bl 1BB31 3,7 -36,7 0,3 3,1
3 fe --- fee --- --- ее r2|Bi222R222B212B222B11BB31 4,4 -36,8 0,5 3,0
4 ee--- --- ef B21B1222R222B212B222B11RR1 4,6 -36,3 -1,1 4,3
5 fe~ --- ef R23B1222R222B212B222B11RR11 6,0 -36,0 0,1 4,1
6 ef- --- ее B11R2I22R222B212B222B11BB31 7,0 -34,1 0,8 2,6
С 1 ff--- ---efe --- ---ее R23R3222B122R312B222B11BB31 7,5 -33,2 0,2 2,8
D 1 ---eee --- ---ее R23R3222B222B112B222B11BB31 7,8 -33,7 0,7 3,2
Е 1 fe ---fff--- ~ef R23B1222R222R312R222B31^11 7,8 -32,0 -0,3 2,3
F 1 ef ---eff--- ---ef B23R2122B122R312R222B31RR11 8,0 -35,9 2,4 3,8
Рис. Ш.7. Шейпы и пути взаимных переходов низкооэнергетических конформаций группы А молекулы ангиотензина II
Рис. III.8. Взаимный переход конформации групп А и В молекулы ангиотензина II
отвечающую конформационно-жесткой нуклеации центрального тетра-пептидного фрагмента (в таблицах она выделена), и вариабельную, зависящую от ориентаций лабильных N- и С-концевых дипептидных участков. Геометрия и энергия фрагмента Val3-His6 практически постоянны в конформациях каждой группы. В семействе А энергия стабилизации равна
—12,0 ккал/моль, а в В-------10,0 ккал/моль. Изменение при переходе от
структуры фрагмента fef( А) к fee (В) обусловлено ослаблением взаимодействий между остатками His6, с одной стороны, и Val5, Туг4 - с другой. Различия в энергии конформаций в пределах каждой группы определяются состояниями концевых дипептидов и их расположением относительно центрального тетрапептида. Самая выгодная по энергии конформация А имеет вытянутую зигзагообразную форму (см. рис. III.7); расстояние между концевыми атомами N и С составляет 15,1 А. Наибольший вклад в стабилизацию Aj вносит остаток Arg2. Энергия его взаимодействий с Другими остатками молекулы равна -25,5 ккал/моль (см. табл. III.7). Боковая цепь аргинина образует две водородные связи с карбоксильной группой Asp1 и карбонильной группой Val5. Боковая цепь Asp1 ориентирована в среду и электростатически взаимодействует лишь с положительно Заряженной гуанидиновой группой Arg2, энергия ее взаимодействия с остальной частью молекулы составляет всего 0,8 ккал/моль, и она к тому же имеет дестабилизирующий характер. Конформация А2 с AU = = 0,9 ккал/моль отличается от конформации А состояниями основной и
