Гемоглобин предсказание структуры

На втором этапе предсказания структуры делается попытка перехода от первичной и вторичной структуры к третичной структуре. Математическая сложность этой задачи, как будет видно из дальнейших глав, огромна. Для строгого решения оказываются недостаточными возможности ЭВМ — как существующих, так и тех, которые появятся в будущем. Однако за последние несколько лет был достигнут значительный прогресс в развитии методов предсказания того, как молекула белка или нуклеиновой кислоты должна складываться в трехмерную структуру. Это удалось сделать благодаря правильно выбранным приближениям и упрощениям. Тем не менее действительно успешное предсказание третичной структуры полимера до сих пор не было осуществлено. Аналогичной, но, по-видимому, значительно более простой задачей является предсказание четвертичной структуры некоего комплекса, исходя из заданной третичной структуры его компонентов. Если бы последние были жесткими, задача могла бы быть решена путем минимизации полной энергии с помоыи,ю перебора всех разумных структур методом проб и ошибок. Такие попытки делались с целью исследования возможной структуры волокон, образующихся при агрегации гемоглобина больных серповидноклеточной анемией. Уже небольшое количество данных о структуре этих волокон существенно облегчает вычисления за счет ограничения числа геометрических переменных. Вообще говоря, в будущем методам предсказания структуры будет, очевидно, принадлежать огромная роль — может быть, не при расчетах а priori, а как способу использования всей имеющейся структурной информации с целью получения возможно более точной и детальной структуры. [c.26]

В нач. 50-х гг. была выдвинута идея о трех уровнях организации белковых молекул (К. У. Линдерстрём-Ланг, 1952)-первичной, вторичной и третичной структурах. Определены первичные структуры инсулина (Ф. Сенгер, 1953) и рибонуклеазы (К. Анфинсен, С. Мур, К. Хёрс, У. Стайн, 1960). По данным рентгеноструктурного анализа были построены трехмерные модели миоглобина (Дж. Кендрю, 1958) и гемоглобина (М. Перуц, 1958) и, т. обр,, доказано существование в Б, вторичной и третичной структур, в т. ч. а-спирали, предсказанной Л. Полингом и Р, Кори в 1949-51. [c.248]

В анализе белков, однако, требовалось рассмотрение не единичных структурных вариантов элементарных звеньев (пусть и правильно предсказанных) гомополипептидов, а множества, причем не независимо, а в сочетании друг с другом. Здесь важно было не упростить расчетную модель, не выхолостить физический смысл и не свести ее к представлению о пространственной структуре белка как ансамбле регулярных канонических форм а-спиралей и (i-складчатых листов. От этого ложного шага автора предостерегли результаты исследования Д. Филлипса трехмерной структуры лизоцима [55], После миоглобина и гемоглобина он бььт третьим белком, у которого было расшифровано с помощью рентгеноструктурного анализа молекулярное пространственное строение. И если трехмерные структуры первых двух белков содержали не менее 15% а-спиральных остатков, то структура лизоцима оказалась существенно [c.108]

Определение аминокислотных последовательностей и расшифровка трехмерных структур миоглобина, гемоглобина, лизоцима и ряда других белков позволили в 1960-е годы сформулировать задачу установления зависимости между химическим и пространственным строением белковых молекул. Впервые стала возможной постановка исследований структурной организации белков, конечная цель которых заключается в априорном предсказании нативной конформации и динамических свойств белковых молекул по известной аминокислотной последовательности. Поиски решения этой задачи продолжаются с возраста-юш,ей интенсивностью более тридцати лет. С самого начала возобладал и по сей день остается господствующим, чуть ли не единственным, эмпирический подход. Его материальной основой служат главным образом данные рештеноструктурного анализа белков, а идейной -три гипотетических представления а-спиральная концепция Полинга и Кори [1, 2], классификация белковых структур на первичную, вторичную и третичную, предложенная Линдерстрем-Лангом [3], и гидрофобная концепция Козмана [4]. [c.229]

Исследование, близкое работе Каба и Ву по своему характеру, спустя десять лет провели У. Кэбш и X. Сандер [88]. Они проанализировали последовательности и конформационные состояния всех пентапептидных фрагментов в 62 белках известного пространственного строения. Из приблизительно 10 ООО рассмотренных фрагментов в 25 случаях в совершенно разных белках были обнаружены пентапептиды с идентичными порядками аминокислот было также установлено, что в 6 случаях (из 25) одни и те же пентапептиды имеют в белкак различные конформации. Например, последовательность Val-Asn-Thr-Phe-Val в рибонуклеазе составляет часть -структуры, а в гемоглобине она входит в а-спираль. Авторы сделали вывод о наличии зависимости пространственного строения локальных участков от всей белковой последовательности. Факт сравнительной легкости структурной адаптации олигопептидных белковых фрагментов не учитывается во всех методах предсказания вторичных структур. [c.254]

На основе этих заключений были сформулированы многочисленные правила предсказания вторичных структур. О степени их надежности можно судить по результатам сопоставления предсказанных вторичных структур с наблюдаемыми в белках известного пространственного строения. Приведем несколько примеров. В карбоксипептидазе (307 остатков) в а-спиралях находится 115 остатков правильно предсказаны 86, неправильно — 43. В а-цепи гемоглобина (146 остатков) из 114 а-спиральных остатков идентифицированы 56 при 77 ошибках. В 20 рассмотренных Лимом белках содержится 3100 остатков в а-спирали входят 1145, правильно отнесены 590, неправильно — 555 в -структу-рах находится 425 остатков, 124 из них определены правильно, 351 — неправильно. Остатки в нерегулярных областях из 1540 случаев в 634 указаны как клубковые, а в 906 — отнесены к регулярным структурам. Эти данные взяты из работы Лима и касаются белков, использованных автором при выводе стереохимических правил. Если правила применяются к белкам, не вошедшим в состав базовых, то эффективность предсказания, как правило, значительно ниже. Например, согласно анализу Дж. Ленстры, точность предсказания методом Лима а-спирали [c.257]

По описанной выще схеме была предсказана вторичная структура множества белков, для которых имеются данные, полученные методом рентгеноструктурного анализа. В табл. 5.13 приводится сводка результатов для следующих белков конканавалин А, гемоглобин миноги, термолизин и ингибитор трипсина. Этих белков нет среди тех 15. для которых были получены основные данные, приведенные в табл. 5.11 и 5.12. В табл. 5.13 перечислены участки последовательности, которые по оценкам должны иметь форму а-спирали и /3-слоя, а тажке участки, где эти структуры наблюдаются в действительности. Для ингибитора трипсина — небольщого полипептида, состоящего из 58 остатков, — теоретические и экспериментальные данные прекрасно согласуются между собой. Поскольку это низкомолекулярный белок, локальные взаимодействия, по-видимому, оказывают больщее влияние на формирование его структуры, и поэтому можно было ожидать, что полученные для него результаты будут наилучщими. Достаточно хорошее согласие теории и эксперимента получено для других трех белков. В самом деле, 17 из 18 а-спиральных участков и 20 из 22 /3-слоев локализованы правильно, и лишь 5 а-спиралей и 10 /3-слоев не обнаружены в тех областях, где они должны были бы быть согласно расчетам. Отсюда следует, что результаты предсказания вторичной структуры нельзя объяснить просто случайным совпадением. [c.281]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология