Сила вращения полипептидов

В настоящем разделе будет описана программа для электронно-вычислительной машины, позволяющая с помощью анализа данных по ДОВ по методу наименьших квадратов для нелинейной функции оценивать параметры эффекта Коттона точнее, чем раньше, и будут представлены результаты применения этой программы к некоторым а-спиральным полипептидам, к поли-ь-пролину II — полипептиду, имеющему иную спиральную структуру, и к полипептиду в клубкообразной конформации. Мы смогли определить положения, полуширины и силы вращения эффектов Коттона, необходимые для совпадения с экспериментальными кривыми. [c.240]

Смысл третьего эффекта Коттона. Присутствие трех эффектов Коттона для клубкообразной конформации является совершенно неожиданным. Было отмечено [55, что оптическая активность клубкообразной конформации по величине на порядок больше, чем оптическая активность, ожидаемая для действительно клубкообразного полимера с внутренне симметричным хромофором. В качестве возможного объяснения [55] было выдвинуто предположение, согласно которому клубкообразный полипептид в действительности имеет ограниченное число возможных конформаций математически беспорядочной цепи. Поэтому тот факт, что эффект Коттона при 198 ммк для клубкообразной ПГК имеет силу вращения, равную силе вращения эффекта Коттона при 208 ммк для а-спирали (—14-10 эрг-см ), лишь подчеркивает существующую проблему. Как бы то ни было, наличие трех ЭК у ПГК и других клубкообразных полипептидов наводит на мысль о необходимости пересмотра природы оптической активности для клубкообразной конформации. [c.258]

Как было указано выше, если выполняются предположения I—IV, то вклад структуры в наблюдаемую на опыте ДОВ белка или полипептида пропорционален доле их остатков, образующих эту структуру. В этих условиях для оценки процентного содержания структуры необходимо знать не сами силы вращения, а линейно связанные с ними параметры. [c.263]

Для смесей, состоящих частично из а-спиральной и частично из клубкообразной конформаций, в качестве прямой меры а-спиральности было предложено [9] вращение при 233 ммк в длинноволновой впадине на кривой ДОВ а-спиральных синтетических полипептидов. Когда измерения были распространены на область более коротких длин волн [10] и был обнаружен пик при 198 ммк, аналогичным образом было предложено использовать величину вращения в этом пике. Применяя значения параметров эффектов Коттона (сил вращения, полуширин и положений), найденных с помощью анализа на электронно-вычислительной машине (решение 2, табл. 14, и решение 3, [c.265]

Пептидные водородные связи. Поскольку полипептидные цепи фибриллярных белков и синтетических полипептидов проявляют значительную тенденцию к образованию водородных связей С=0- -Н—N. то можно ожидать, что эта тенденция свойственна и глобулярным белкам. Однако данные по оптическому вращению, приведенные в табл. 4, ясно показывают, что в водной среде только часть пептидных связей может принимать участие в образовании спирали. Частично спирализованная молекула, не содержащая никаких других элементов упорядочения внутренней структуры, будет иметь длинные участки цепи, свернутые в беспорядочный клубок, так что в этом случае невозможно ожидать наличия специфической компактной формы, характерной для молекул глобулярных белков. Таким образом, для объяснения наблюдаемой формы молекул следует привлечь какие-то другие значительные силы. [c.153]

В 1956 г. Моффит [4, 6] предсказал, что, когда пептидный хромофор включен в спираль, переход я -> Jt при 185 ммк в мономере должен расщепиться на две перпендикулярно поляризованные компоненты, отстоящие друг от друга на 2800 м 10 ммк). Изучение спектров поглощения ориентированных пленок 06-спиральных полипептидов в поляризованном свете в далекой ультрафиолетовой области спектра [37] привело в 1961 г. к обнаружению двух переходов вблизи 190 ммк, которые имели предсказанную поляризацию и примерно предсказанное расщепление. Таким образом, казалось, что справедливость применения к полипептидам экситонной модели была установлена. Моффит [4, 6] предсказал также, что две компоненты расщепленного я -v я -перехода должны иметь большие силы вращения, примерно одинаковые по абсолютной величине, но противоположные по знаку. Он предположил, что п -> я -переход в пептиде вблизи 220 ммк должен давать незначительный вклад в оптическую активность. Годом позже Моффит, Фиттс и Кирквуд [33] сообщили, что в первоначальных расчетах Моффита не учитывались некоторые члены, которые должны были бы приводить к дополнительной оптической активности экситонной полосы. Однако этот дополнительный вклад не был оценен до 1964 г. [38]. Поэтому даже после такого исправления предполагалось, что вся оптическая активность при длинах волн, больших 170 ммк, обусловлена экситонной полосой при 190 ммк, перпендикулярная и параллельная компоненты которой отстоят друг от друга на 10 ммк. [c.239]

Точнее, полученные таким образом значения не учитывают вклада от небольшого содержания клубкообразной конформации. Однако о величине вклада каждого эффекта Коттона для клубкообразной конформации в наблюдаемые на опыте значения сил вращения можно только догадываться. Оценивая перекрывание эффектов Коттона для клубкообразной конформации с эффектами Коттона для отдельных спиральных полипептидов, можно сделать заключение о вероятной величине вклада. Если принять содер жание спиральной формы таким, чтобы силы вращения эффектов Коттона при 224 м.мк для всех трех полипептидов согласовались между собой, то для получаются [c.256]

Сравнение теории с опытом. В недавно вышедшей работе [44] обсуждались теоретически ожидаемые величины сил вращения для а-спиралей. Так как основанные на экситонной теории расчеты проводились без учета влияния боковой цепи, целесообразно сравнить оцененную для любого полипептида силу вращения с соответствующей теоретически ожидаемой величиной. В табл. 15 приведены имеющиеся оценки силы вращения, полученные Тиноко с сотр. [386 и Шеллманом и Ориелом [21] и найденные экспериментально. Как можно видеть из данных таблицы, результаты исследования авторов (столбцы 3—5) свидетельствуют о большем расхождении между экспериментом и теорией, чем это следовало из более ранних результатов [44] (столбец 2). Однако имеется качественное соответствие между результатами этих двух экспериментальных исследований. [c.257]

Перекрывание полос КД при 192 и 208 ммк. Другая проблема, возникающая при интерпретации результатов измерения КД а-спиральных полипептидов в далекой ультрафиолетовой области, состоит в том, чтобы определить степень перекрывания между положительной и отрицательной полосами. Это перекрывание можно теперь вычислить непосредственно. Приведенные в табл. 15 значения сил вращения вычислены с помощью уравнения (30) и соответствующих значений А . Из уравнения (28) видно, что силу вращения для изолированной полосы КД можно получить из площади под кривой зависимости [0 ]>. от 1п к. Любое расхождение между значениями, полученными этими двумя способами, должно быть обусловлено перекрыванием с соседними полосами. Для положительной полосы при 192 ммк для ПМЭГА (решение4, табл. 10) полученные двумя методами значения равны соответственно 38,3-10" [c.257]

Многие белки и некоторые полипептиды в дополнение к пептидным связям имеют другие оптически активные хромофоры, например хромофоры в боковых цепях, дисульфидные связи и простетические группы. Необходимо рассмотреть влияние этих дополнительных источников оптической активности на оценку содержания различных структур. Вначале мы ограничимся обсуждением проблем, существующих для более простых систем, где единственными оптически активными хромофорами являются пептидные группы основной цепи. Эти проблемы возникают вследствие двух общих эффектов из-за распределения структурных областей по размерам и из-за неконформационных изменений сил вращения. [c.261]

Для таких модельных систем, как гомополипептиды, неконформационные изменения сил вращения проявляются в общем случае в виде двух эффектов 1) часто различные полипептиды не имеют идентичных кривых ДОВ в одном и том же растворителе при условиях, когда можно быть уверенным, что они целиком находятся в одной конформации [7в] 2) один и тот же гомополипептид, даже если быть уверенным, что он полностью имеет структуру только одного типа, часто дает разную ДОВ в растворителях с разными значениями показателя преломления [49] и (или) диэлектрической проницаемости [32] и (или) дипольного момента [7в]. Далее эти эффекты будут называться соответственно эффектами боковой цепи и растворителя. [c.262]

Необходимо провести различие между первоначальными выводами УМ и МДУД и феноменологическими интерпретациями этих уравнений. Как это вполне очевидно из предшествующего обсуждения, ни один из выводов не приводит к правильной зависимости параметров вращения от сил вращения имеющихся эффектов Коттона. Такой результат частично обусловлен методами приближений, а частично неверными исходными предположениями относительно эффектов Коттона, дающих вклад во вращение. Теперь, когда известны точные значения параметров эффектов Коттона для нескольких синтетических полипептидов, можно было бы получить правильные соотношения. Однако из-за присутствия дополнительных эффектов Коттона при переходе от функций многих эффектов Коттона к МДУД или УМ значительно сложнее делать приближения и необходимо определять условия, которые минимизируют сумму ошибочных членов. Такой вывод можно сделать, но, так как имеется гораздо более прямой метод, это представляется ненужным. Прямой метод — это тот метод, которым пользовались выше при выражении параметров вращения через силы вращения. Он имеет то преимущество, что его легко применить к любому новому двухчленному уравнению. [c.274]

Как было показано [7в], пользуясь различными значениями Яо, можно сделать так, чтобы УМ описывало ДОВ а-спиральных синтетических полипептидов в разных интервалах длин волн. Таким образом, при варьировании значений Яо получается семейство УМ, справедливых в разных интервалах длин волн. В отличие от этого в случае МДУД добавляется еще одна степень свободы, так как оно содержит четвертый параметр, который может варьироваться. Добавление четвертого параметра делает возможным получить семейство двухчленных уравнений Друде с разными парами значений Я1 и Яг которые описывают данные по ДОВ водном и том же интервале длин во.ш. Существенное преимущество такого рассмотрения состоит в том, что параметры вращения каждого из двухчленных уравнений в семействе будут иметь различную линейную зависимость от сил вращения участвующих эффектов Коттона и, следовательно, различный набор значений Рг . Исследовав широкий класс моделей, можно установить, на какие параметры эффектов Коттона сильнее всего влияют неконформационные эффекты. Затем можно выбрать частное двухчленное уравнение, для которого величина оценки спиральности наименее чувствительна к этим наблюдаемым на опыте неконформационным эффектам. Следовательно, как только в результате изучения моделей определится такой критерий выбора уравнения, добавление четвертого параметра позволяет отобрать двухчленное уравнение Друде, которое удовлетворяет этому критерию в том интервале длин волн, в котором проводится исследование. Однако, когда такое частное уравнение отобрано (либо двухчленное уравнение, либо УМ, если оно удовлетворяет критерию выбора в нужно м интервале длин волн), [c.274]

Величину [т] для полипептида в форме спирали или клубка можно легко рассчитать, если нам известны молекулярный вес аминокислотного остатка и удельное вращение [а]д Для спиральной и клубковой форм. Последнее определяют в опытах по плавлению а-спиралей синтетических полипептидов. Так, если оттитровывать боковые карбоксильные группы поли-глютаминовой кислоты щелочью, то нейтральные СООН-груп-пы будут переходить в заряженные СОО--группы. В результате вдоль молекулы начнут действовать мощные силы электростатического отталкивания, способные разорвать водородные связи и полностью расплавить а-спираль, (рис. 21). Это разрушение а-спирали происходит в узкой зоне pH и сопровождается резким изменением оптической активности. Удельное вращение теряет большой положительный инкремент, создаваемый а-спиралью, и падает от -Ьб до —80°. Так как спираль полностью разрушена, то эта величина, —80°, и есть удельное вращение клубковой формы, обусловленное а-углеродными атомами -аминокислот. Соответственно вклад а-спирали гораздо больше и обратен по знаку, составляя +86°. Алгебраическая же сумма обеих величин, т. е. [а]о спиральной. конфигурации, близка к нулю ( + 6°). [c.103]

На основании сделанных выше выводов можно предложить четыре метода оценки спиральности белков [8, 32, 37 1. (Два других метода будут описаны в разделе Г-5 они основаны на измерении эффекта Коттона в ультрафиолетовой области.) Метод [а]>. основан на линейной зависимости 1аот степени спиральности (рис. 56) и является прямым методом. Он применим, если можно определить предельные значения [и] для соответствующих конформаций идеальной спирали и статистического клубка. При длине волны В-линии натрия они составляют для водных растворов поли-Ь-глутаминовой кислоты приблизительно - -5 и —110° аналогичные предельные значения можно определить и для других длин волн. Метод Я,, может быть иллюстрирован данными, приведенными на рис. 56 [8 . Поскольку состав растворителя может влиять как на [а я, так и на Я,,, эти два метода применимы только тогда, когда среды, в которых существуют соответствующие конформации, очень близки по составу это требование обычно выполняется в случае водных растворов. Но даже при этом остается еще много факторов, усложняющих и нарушающих нормальную картину, например при изменении ионной силы может резко измениться удельное вращение способных к ионизации полипептидов в конформации статистического клубка, в то время как Яс остается неизменным (Янг, неопубликованные данные). Подобным образом, хотя большинство глобулярных белков укладывается на шкалу Яс, показанную на рис. 56, для некоторых белков не наблюдается заметного изменения Яс, а для других наблюдается фактически увеличение Яс при денатурации 139). Очевидно, что такие усложнения ограничивают применимость описанных выше двух методов. [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология