Проблема белка. Том 3: структурная организация белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001911-9
Скачать (прямая ссылка):
При рассмотрении конформационных возможностей участка Arg'-Cys51 Шняты во внимание 14 структурных вариантов Arg'-Ala48 с величинами общ = 0—4,6 ккал/моль. Минимизация энергии фрагмента Arg'-Cys51 >и варьировании двугранных углов основной и боковых цепей Cys38-Cys51 Лявила резкую дифференциацию конформаций. Как видно из табл. IV. 12, руктурные варианты, ближайшие к глобальной конформации, имеют на 1,0-20,0 ккал/моль более высокую энергию. Важно, что столь гачительное различие в конформационной энергии фрагмента Arg1-Cys51 1язано с невалентными взаимодействиями его небольшого участка Lys46-^s51 с Arg!-Lys46. В конформации Lys46-Cys51 с формой основной цепи ,6-B47-R48-R49-R50-R51 (С/оГ)1ц = 0 ккал/моль) а-спиральный сегмент А1а48-lu49-Asp50-Cys51 оказывается сближенным со многими остатками и осу-ествляет с ними эффективные стабилизирующие взаимодействия как (сперсионной, так и электростатической природы.
Следующий этап теоретического конформационного анализа трипсино-к>го ингибитора является одним из наиболее ответственных, узловых мо-
Относительная энергия и расстояния между атомами С13 остатков Cys5, Cys3? и Cys51 в конформациях фрагмента Arg'-Cys51 молекулы БПТИ
Расстояние, А
Конформация ср ср Л „Р ^общ.
(5)--- (51) (30)" (51) ккал/моль
R46 R47 R48 R49 R50 R51 8,6 4,5 0
3222 12 К К311 К31 2
B3222~B22~R -R31I~R3I_R2 13,7 9,3 14,3
R3222_R12~B -R311~R31_R2 11,9 8,6 14.6
B3222_R12_R ---R311~R3I~^ 10,9 4,9 14,9
B3222-R22_B -R311_R31-R2 18,9 13,2 15,1
R3222_R22_R -R311-R31-R2 19,8 16,5 16,3
B3222-B22-B -R311“R31-R2 20,9 13,1 19,7
В3222-В22-^ -R311_R31_R2 20,6 14,7 19,9
Примечание. Во всех конформациях фрагментов Arg'-Cys51 участок Arg'-Phe4’ имеет одинаковую структуру.
ментов данного исследования. Он контролирует результаты всех предшествующих расчетов и тем самым правильность положенных в их основу принципов пространственной организации белка и возможности использованного метода. Речь идет о независимой от эксперимента идентификации системы дисульфидных связей в молекуле БПТИ и выяснении стерических условий их образования у рассчитанных конформаций белкового участка Arg'-Cys51 (см. табл. IV.12). При анализе фрагмента Arg'-Cys38 обнаружено, что только в самой низкоэнергетической структуре линейной последовательности остатки Cys14 И Cys38 оказываются сближенными. Создание между ними S-S-связи не приводит к существенному изменению геометрии фрагмента и не нарушает сложившихся стабилизирующих межостаточных взаимодействий. В последующих расчетах предполагалось наличие валентного мостика Cys'4-Cys38- Было показано также отсутствие стерических условий для образования дисульфидной связи между Cys5 и Cys30. Расстояние между S-атомами этих остатков в низкоэнергетической структуре Arg'-Cys30, имеющей мостик Cys'4-Cys38, составляет ~ 10 А. Их сближение сопровождается рассогласованностью стабилизирующих взаимодействий и возникновением напряженности. При конформационном анализе фрагмента А1а48-А1а58 выяснилась невозможность образования дисульфидной связи между противостоящими друг другу в соседних витках а-спирали остатками Cys51 и Cys55. Итак, для решения вопроса о системе дисульфидных связей в молекуле БПТИ на основе данных теоретического анализа нам осталось рассмотреть стерические условия их образования между боковыми цепями остатков Cys5 и Cys30, с одной стороны, и Cys51 и Cys55 - с другой. На участке Arg'-Cys51 возможно оценить конформационные предпосылки создания S-S-мостик а между Cys51 и Cys5 или Cys30.
В табл. IV.12 приведены расстояния С(5)...С(51) и С(з0)...С(51) в конфор-
Нациях Arg'-Cys51 с величинами иобщ = 0-20,0 ккал/моль. Напомним, что при их расчете не было сделано предположения о способе замыкания 5_Э-связей. Наименьшие расстояния между валентно несвязанными остатками цистеина, особенно в положениях 30 и 51, имеют глобальная конформация фрагмента Arg'-Cys51 и конформация с иобщ = 14,9 ккал/моль. Все попытки сблизить у конформаций с величинами и^щ = 14,0-20,0 ккал/моль остаток Cys51 с остатком Cys5 или Cys30 путем наложения стягивающего потенциала между соответствующими атомами серы или предоставления свободы двугранным углам ф, ц/ на участке Cys48-Cys51 фрагмента Arg1-Cys51 неизменно приводили к резкому увеличению энергии. При фиксировании отмеченных структурных вариантов фрагмента Arg'-Cys51 конформации трипептидного участка Lys46-Ala48 (что не исключает возможности значительных изменений его углов ф, V)/ в пределах областей В и R) образование дисульфидных связей S(5])—S(5) и S(53S(30) может осуществляться только при значительной дестабилизации средних и дальних взаимодействий и нарушении согласованности между ними, т.е. при энергетически невыгодных ситуациях. В этой группе конформаций мостик Cys5I-Cys30 легко образуется только у структуры с величиной ?/общ = s 14,9 ккал/моль. Но и здесь конформационная энергия остается значительно выше (> 15 ккал/моль) энергии глобальной конформации.
