Конформационные карты

Возможные конформации свободной молекулы пероксида кумила были оценены и менее трудоемким методом атом-атомных потенциалов. Из полученной конформационной карты (рис. 2.14) видно, что свободное вращение вокруг связи 0-0 невозможно по стерическим причинам. [c.91]

Конформационный анализ каждой молекулы метиламида Ы-ацетил-а-аминокислоты начинался с построения при изменении углов ф и у конформационной карты, которая давала ориентировочное представление о поверхности потенциальной энергии молекулы и расположении областей самой низкой энергии. Последние выбирались в качестве нулевых приближений для поиска энергетических минимумов при вариации как двугранных углов ф, у, X, так и валентных углов пептидных групп и углов при атоме С . Затем, используя длины связей Полинга-Кори и найденные теоретические значения валентных углов, усредненные по оптимальным конформациям каждой молекулы, вновь строились конформационные карты ф-у. Рассмотрение полученных результатов начнем в обратном порядке, т.е. с уточненных конформационных карт [c.158]

ДЛЯ всех наиболее вероятных наборов углов ф, у, Х, Хг На основе сечений была получена обобщенная конформационная карта ф-у, которая, как и карта фенилаланинового монопептида, оказалась близкой карте ф- метиламида Ы-ацетил- -аланина, построенной применительно к условиям водного окружения. На потенциальных поверхностях трех монопептидов (Ala, Phe, Glu) отсутствовали минимумы, отвечающие свернутым формам основной цепи с внутримолекулярными водородными связями (Н и М). [c.178]

Проведенный анализ пространственных форм основных цепей амино. кислотных остатков в белках показал, что их конформационные состояния почти полностью определяются ближними взаимодействиями, т.е, взаимодействиями валентно-несвязанных атомов в пределах одного остатка Влияние даже ближайших остатков ни в одном случае не ведет к повышению энергии, а проявляется лишь в характере распределения конформационных точек в пределах низкоэнергетических областей конформационных карт изолированных молекул метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. Несмотря на наличие средних и дальних взаимодействий, которые обусловливают образование глобулы, в белках не реализуются состояния остатков с повышенной энергией ближних взаимодействий. О высокой степени соответствия конформационных состояний самым низкоэнергетическим оптимальным конформациям свободных монопептидов свидетельствует, например, отсутствие в белках остатков в формах М и Н, которые проигрывают в условиях водного окружения глобальным оптимальным конформациям не более 3,0 ккал/моль. Распределение конформационных точек (р, 1 остатков в белках на картах метиламидов N-ацетил-а-аминокислот находится в хорошем соответствии со свободной энергией состояний изолированных монопептидов. [c.186]

Ф19. Vi9> Ф20 строились конформационные карты X поле [c.420]

Рис IV.21 Конформационные карты <(>-1)/ метиламидов Ы-ацетил- -аланина (а) и - )-аланина (O) [c.550]

В наши дни стало привычным просматривать целиком всю область возможных значений ф и а з, используя вычислительные машины. Расчеты конфор мации пептидной группы выполнил Рамачандран. Результаты такого анализа часто представляют в виде графиков зависимости ф от гр (графиков Рамачандрана, или конформационных карт), на которых обводят рамками области возможных комбинаций двух углов. Конформационные карты пептидов (рис. 2-5) показывают, что число возможных комбинаций торсионных углов довольно велико. Существенная часть этих комби- [c.89]

П. Де Сантис и соавт. [61] в 1965 г. рассчитывают регулярные конформации полипептидов, используя для описания взаимодействий валентно-несвязанных атомов не модель жестких сфер, а потенциальные функции невалентных взаимодействий. Карты ( )- / Рамачандрана приобретают контуры эквипотенциальных сечений и позволяют теперь уже делать количественную сопоставительную оценку потенциальной энергии любого конформационного состояния свободного монопептида или соответствующего звена полипептида. Д. Брант и П. Флори в том же году с помощью конформационных карт провели статистические расчеты размеров клубков полипептидов и пришли к заключению о необходимости, помимо невалентных взаимодействий, учитывать также электростатические взаимодействия, что они и сделали в диполь-дипольном приближении [62]. В ряде работ Шераги и соавт. [63-66] были исследованы спиральные конформации гомополипептидов природных а-аминокислот с применением как модели жестких сфер, так и потенциальных функций. Новым в этих работах явился учет с помощью потенциала Липпинкота и Шредера возможности образования пептидных водородных связей. [c.156]

Несмотря на бросающиеся в глаза различия приведенных на рис. 11.10, Ц.11 карт, потенциальные поверхности монопептидов Gly, Ala, Val и Pro обладают рядом общих черт, отражающих наличие определенного единства в химическом строении этих молекул и имеющих, как увидим позднее, большое значение в решении рассматриваемой задачи. Наиболее существенная общая черта - одинаковое расположение на всех конформацион-яых картах низкоэнергетических областей. У глицинового производного таких областей четыре, точнее, две дважды вырожденных - R(L) и В(Н). У аланинового и валинового производных вследствие появления асимметрии у атома С вырождение снимается и низкоэнергетические области, оставаясь на тех же местах конформационной карты, существенно меняются по своей площади и относительной энергии. Наиболее предпочтительными в отношении энтропии и внутренней энергии остаются конформации, значения углов ф, у которых попадают в самые широкие и низкоэнергетические области В и R. Что же касается областей L и И, то их относительная энергия возрастает, а площади резко сокращаются. Потенциальная кривая пролинового монопептида, по существу, представляет собой сечение потенциальной поверхности производного аланина приф = -60°. биа также содержит две уже знакомые области низкой энергии В и R. [c.159]

Проведенный конформационный анализ аланинового монопептида позволил оценить термодинамические функции различных форм и определить положение конформационного равновесия в различных растворителях. Энтропия определялась по формуле S=U +kT nZ, где U - средняя внутренняя энергия Z - статистическая сумма вероятностей состояния. Величина Z является функцией разбиения конформационного пространства, поэтому рассчитанные величины S имеют относительный смысл. В нашем случае вариации углов ф и у составили 20°. Значения энтропии мало чувствительны к учету электростатики. Так, энтропия R-, В- и L-форм молекулы при е = 4 составляет 8,0, при = 10 - 8,1 и при е = оо - 8,4 кал/моль град. Это закономерно, так как энтропия определяется прежде всего всей площадью низкой энергии на конформационной карте. Ориентировочная оценка энтропии свернутых форм М и Н составляет 1,5-2,0 кал/моль град. Следовательно, AS =5р в - Sea = =-6-1 кал/моль град. В табл. 11.10 приведены значения / бщ самых выгодных оптимальных конформаций. Разница между усредненными значениями i/общ несколько больп1е - приблизительно на 0,2-0,3 ккал/моль-Таким образом, согласно теоретической оценке, разность внутренней энергии Д(У между энергиями лучшей свернутой формы Н и лучшей развернутой формы В в ССЦ составляет 2,7-2,9 ккал/моль. Эксперимент дает 3,0 ккал/моль [87]. Разность свободной энергии свернутых и развер- [c.162]

P 11.15. Карта дипольных моментов н конформационная карта метиламида Ы-ацетил- -цКшина (контуры даны соответственно в единицах D н ккал/моль) [c.165]

Рис. 11.23. Конформационная карта метиламида Ы-ацетил-1-аланина и конформационные точки аминокислотных остатков (за исключением Gly) в трехмерных структурах миоглобина (а), а-химотрипсина (6), белка хрусталика глаза (в), лизоцима (г), нейротоксина II (точки) и рубредоксина (крестики) (д), панкреатического трипсинового ингибитора (точки) и ферроцитохрома с (крестики) (е)

Рис. 11.24. Конформационная карта метиламида N-ацетилглицина (а), диметиламида N-aцeтил- -aлaнинa (б) и конформационные точки Gly и других аминокислотных остатков, предшествующих Pro в трехмерных структурах миоглобина, а-химотрип-сина, белка хрусталика глаза, лизоцима, нейротоксина II, рубредоксина, панкреатического трипсинового ингибитора и ферроцитохрома с

Боковые цепи. Результаты предшествующего рассмотрения в определенной степени предопределяют и ответ на вопрос о соответствии конформационных состояний боковых цепей аминокислотных остатков в белках и свободных молекулах метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. В самом деле, трудно представить наличие полного соответствия у основных цепей и отсутствие такового у боковых цепей. Тем не менее анализ конформационных состояний последних с точки зрения ближних взаимодействий не лишен целесообразности. Для удобства рассмотрения боковые цепи аминокислот можно разделить на гидрофобные (неполярные) и гидрофильные (полярные). Конформации гидрофобных боковых цепей определяются прежде всего ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями, которые могут иметь как стабилизирующий, так и дестабилизирующий характер, В первом случае они называются дисперсионными, или лондоновскими, взаимодействиями. У монопептидов из-за небольшого числа атомов в молекулах энергия дисперсионных взаимодействий невелика, и поэтому их конформационные состояния определяются в основном мощными силами отталкивания. У полярных боковых цепей значительную роль могут играть также (но не исключительно ) электростатические взаимодействия и водородные связи. Среди боковых цепей гидрофобных остатков можно выделить цепи, имеющие разветвление при атоме СР (Val, Не) и не имеющие такого разветвления. К последним относится группа аминокислотных остатков Phe, Туг, Тгр, His с ароматическими боковыми цепями. Изложенные в предшествующем разделе результаты теоретического конформационного анализа метиламида N-aцeтил- -фeнилaлaнинa (см. табл. 11,14) свидетельствуют о том, что в этой молекуле пространственные формы основной и боковой цепей взаимосвязаны каждой форме основной цепи соответствуют определенные энергетически выгодные положения заместителя, На рис, 11.26 представлена конформационная карта ср-у фенил аланинового монопептида, разделенная пунктирными линиями на области, [c.186]

Для суждения о потенциальной поверхности молекул I-III в четырехмерном базисе (ф), vj/i, ф2, 2) были построены семейства конформационных карт ф2-У2 при различных значениях ф , Уь подобные приведенным на рис. П.28. Они показали, что конформационная энергия дипептида при варьировании одной пары углов ф, зависит от значений ф, V соседнего аминокислотного остатка. Эффект влияния возрастает в ряду 1-II, III. Однако, и это очень существенно, взаимодействия между смежными остатками не приводят к значительным отталкиваниям, и положения минимумов на потенциальных сечениях дипептидов I-III соответствуют комбинациям углов ф, 1, близким к значениям оптимальных конформации, соответствующих монопептидов. Такой результат служит обоснованием подхода, в котором при расчете конформаций дипептидного фрагмеШа в [c.194]

Основные цепи, включающие остатки в L-форме, всегда проигрывают структурам того же шейпа с остатками в R- и В-формах по ближним взаимодействиям. Но это не единственная их слабость. На конформационных картах ф- 1/ монопептидов (см. рис. 11.10, 6) область L не только на -1,5 ккал/моль выше областей R и В, но и значительно уже. Следовательно, однотипные основные цепи с R- и В-формами остатков всегда энтропийно предпочтительнее основных цепей с L-формами остатков. Последние имеют более узкий диапазон разрешенных значений углов (ф, V) и, следовательно, меньшую возможность для образования компактных структур. Отмеченные соображения объясняют редкую встречаемость L-форм у остатков (за исключением Gly) в белках (см. рис. 11.23). Эти же соображения служат обоснованием одного методического приема, существенно упрощающего поиск низкоэнергетических оптимальных конформаций пептидов. У каждого шейпа имеется лишь одна форма основной цепи с остатками в R- и В-областях (точнее, их две, но они отличаются лишь формой С-концевого остатка, и поэтому, как уже отмечалось, 1фактически изоэнергетичны). [c.230]

Метод статнстической информации. Это целое семейство процедур, в которых для отбора конформаций, служащих исходными приближениями в последующем расчете, используется разного рода вероятностная информация. Ее источником может быть банк данных белковых структур, статистическое распределение остатков на конформационных картах усредненная предпочтительность парных остаток-остаточных контактов или алгоритмы предсказаний вторичных структур [210-216]. Очевидно, данные такого рода ориентировочны и могут скорее ввести в заблуждение, чем помочь в решении структурной проблемы пептидов и тем более белков. Конформационные возможности каждого из них определяются не статистикой, а определенной и всегда уникальной аминокислотной последовательностью. Показательно в этом отношении исследование М. Ламберта и Г. Шераги [210-212] панкреатического полипептида из 36 остатков. В расчет его структуры в качестве дополнительной вероятностной информации привносятся данные о распределении значений двугранных углов основной цепи в четырех областях конформационной карты ф-ц/ и распределении конформационных состояний трипептидных сегментов на нерегулярных участках трехмерных структур белков, изученных кристаллографически. Набор исходных для оптими- [c.244]

Последним значительным этапом исследования пространственного строения -эндорфина, непосредственно предшествующим анализу структуры всей молекулы нейропептида, был расчет конформационных возможностей тридекапептидного участка Lys - Gln . Его исходные структурные варианты были составлены на основе конформационных состояний Lys - His , входящих в предпочтительные структуры С -фрагмента -эндорфина, и низкоэнергетических конформаций пентапептидного фрагмента His - Gln (см. рис. III.23). Формирование исходных приближений тридекапептида Lys - Gln осуществлено с помощью семейства конформационных карт VJI27 - Ф28> построенных при всех сочетаниях отмеченных [c.360]

Конформационный анализ секретина выполнен по представленной на рис. III.30 схеме, в которой порядок расчета фрагментов указан стрелками. Напомним, что при наличии согласованности всех видов внутримолекулярных взаимодействий способ разбиения аминокислотной последовательности на отдельные фрагменты и порядок расчета не имеют принципиального значения и не влияют на конечный результат. Схема теоретического конформационного анализа диктуется техническими, иногда интуитивными соображениями, а чаще всего подсказывается самим ходом решения задачи. Поэтому лишь в конце расчета становится ясным окончательный вариант разбиения цепи на участки и последовательность их анализа. Исследование конформационных возможностей N-концевого гептапептидного фрагмента секретина His -Thr было начато с детального анализа пространственного строения его трипептидных участков His -Ser -Asp и Thr -Phe -Thr . Затем при всех возможных сочетаниях найденных низкоэнергетических состояний трипептидов рассчитывались потенциальные поверхности гептапептида путем построения семейства конформационных карт ф4-у4 срединного остатка Gly . Значения двугранных углов ф4, Уд низкоэнергетических областей каждой конформационной карты и геометрия соответствующей комбинации предпочтительных конформаций свободных трипептидов служили исходными для минимизации структурных вариантов His -Thr . Для первого трипептида было составлено 125 начальных приближений, а для второго - 82. Результаты минимизаций структурных вариантов при изменении двугранных углов основной цепи (ф, V /, (О) и боковых цепей (х) свидетельствуют о слабой энергетической [c.374]

Последовательности нейротоксинов II и D на участке 1-23 различаются в двух местах Leu заменен на Met, Ser - на Pro . Влияние пролина рассмотрено выше. Что касается другой замены, то она также не вызывает осложнений. Для определения положения боковой цепи Met построена карта Xi X2 (при Xi = 180°), из которой следует, что наиболее предпочтительная ориентация боковой цепи Met отвечает углам Хь Хг 180, 180° (у Leu нейротоксина II 180, 60°). У нейротоксина 4 три остатка в рассматриваемом фрагменте отличаются от нейротоксина II (Thr", Gln и Pro вместо Pro", Lys и Ser ). Их основные цепи легко принимают значения углов ф, у соответствующих остатков исследованного фрагмента нейротоксина II, а боковые цепи включаются в его систему стабилизирующих контактов. Положения последних следуют из конформационных карт Х Хг Для Thr" и Gln , полученных в поле циклической структуры у Thr" из-за соседства с Рго приемлемо лишь одно значение угла Х 60° у Gln - наиболее предпочтительна ориентация боковой цепи ХьХг 180, 60° и Хз 90°. [c.424]

Р и с. IV. 10. Совмещенные конформационные карты <р-у метиламида Ы-ацетил- -аланина и ГДицииа (пунктир) и остатков Asp, Phe, ys и Leu (а), Glu (б) и Gl у (в) в конформации фрагмента Arg - Су. " с = 2,8 ккал/моль (см. табл. 1V.5) молекулы БПТИ [c.439]

Проанализировав существовавшие к тому времени алгоритмы предсказания (Е. Каба и Т. Ву [133-135], Б. Робсона и Р. Пейна [136, 137], П. Чоу и Г. Фасмана [138, 139], Г. Шераги и соавт. [39]), А. Бэржес и Г. Шерага констатировали, что ни один из них не может быть использован для достижения поставленной цели. Затем они переводят свою задачу в гипотетическую область и ведут поиск решения с идеальным алгоритмом предсказания. На основе известной кристаллической структуры БПТИ, а не эмпирических корреляций, авторы относят 58 аминокислотных остатков белка к 5 конформационным состояниям (а , а , е, ), отвечающим экспериментальным данным и низкоэнергетическим областям потенциальной поверхности конформационной карты p-V /. Каждому состоянию они приписывают усредненные по известным кристаллическим структурам восьми белков соответствующие значения углов ф, j/. Двугранные углы боковых цепей (%) были взяты с округлением до 5° из рентгеноструктурных данных для молекулы БПТИ. Вопреки ожиданиям оказалось, что построенная таким образом трехмерная структура даже отдаленно не напоминает конформацию белка. Ситуация не улучшилась и при минимизации энергии с учетом невалентных взаимодействий. Сравнение контурных карт расстояний между атомами С модельной и опытной конформаций показывает, что в собранной с помощью идеального алгоритма экспериментальной геометрии боковых цепей и проминимизированной трехмерной структуре отсутствуют все характерные особенности нативной конформации удалены друг от друга цистеиновые остатки, образующие между собой дисульфидные связи, практически нет намека на вторичные структуры и не воспроизводится глобулярная форма молекулы трипсинового ингибитора. Для исправления положения были введены дополнительные ограничительные условия, облегчающие приближение модельной структуры к нативной конформации. Однако ни учет реализуемой в белке системы дисульфидных связей (5-55, 14-38, 30-51), ни введение сближения соответствующих остатков ys, ни включение в расчет специальной функции, имитирующей стремление неполярных остатков оказаться внутри глобулы, а полярных выйти наружу, ничто не помогло получить пространственную форму белка, близкую к нативной. Конечно, можно было бы еще более ужесточить условия и добиться совпадения. Но это не имело бы значения, поскольку не повлияло бы на окончательный вывод о невозможности даже в случае 100%-ного правильного предсказания конформационных состояний остатков получить структуру, отдаленно напоминающую реальный белок. [c.502]

Смотреть страницы где упоминается термин Конформационные карты: [c.138] [c.90] [c.158] [c.159] [c.159] [c.161] [c.161] [c.165] [c.167] [c.171] [c.171] [c.172] [c.173] [c.181] [c.183] [c.187] [c.223] [c.304] [c.368] [c.375] [c.389] [c.419] [c.440] [c.450] [c.524] [c.549]

Биохимия Том 3 (1980) -- [ c.89 ]

Конфирмации органических молекул (1974) -- [ c.148 , c.327 , c.330 , c.360 , c.362 , c.371 , c.404 ]

Биофизика Т.1 (1997) -- [ c.212 , c.222 ]

Биофизическая химия Т.1 (1984) -- [ c.249 , c.254 , c.291 , c.293 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология