Полипептидные цепи, конформация геометрия

В этой главе мы обсудим различные факторы, определяющие конформацию белка. Сначала мы рассмотрим особенности геометрии молекулы, например фиксированные длины связей и величины валентных углов полипептидной цепи. Затем проанализируем ограничения, налагаемые на возможные конформации стерическими факторами. Мы также рассмотрим усоверщенствованный вариант подобного анализа, основанный на использовании более реалистических потенциальных функций. В заключение мы познакомимся с другими факторами, играющими очень важную роль в формировании белковых структур. К ним относятся образование хорощо изученных водородных связей и гидрофобные взаимодействия, природа которых менее понятна. Если бы все эти факторы были достаточно хорошо изучены и существовал соответствующий математический аппарат, появилась бы возможность предсказывать, например, трёхмерную структуру белка по его аминокислотной последовательности. Эта цель еще не достигнута, но недавние успехи показывают, что ее нельзя считать нереальной. (Другие аспекты укладки белковых молекул обсуждаются в гл. 21.) [c.237]

Итак, завершено рассмотрение опытных данных Крейтона о механизме сборки трипсинового ингибитора. Оно основывалось на неравновесной термодинамической модели, физической теории структурной самоорганизации и конкретных результатах априорного расчета конформационных возможностей полипептидной цепи и геометрии нативной трехмерной структуры белка. Общим итогом анализа является адекватное естественному процессу ренатурации представление всего пути свертывания белка -от состояния статистического клубка до строго детерминированной нативной конформации макромолекулы. К принципиальным результатам рассмотрения следует, по-видимому, отнести выявление причин и количественное теоретическое обоснование возможности спонтанной, быстрой и безошибочной сборки флуктуирующей беспорядочным образом белковой цепи. [c.482]

Л. Полинг и Р. Кори рассмотрели все возможные конформации в минимумах торсионных потенциалов вращения вокруг связей С —N и С —С и пришли к выводу, что а-спираль и складчатый лист отвечают наиболее предпочтительным ориентациям смежных пептидных групп. Что же касается у-спирали, то она не оказалась в числе низкоэнергетических структур. При учете только торсионного потенциала эта спираль, по оценке Полинга и Кори, менее стабильна, чем а-спираль, на 2,3 ккал/моль. В отличие от компактной а-спирали, имеющей хорошие ван-дер-ваальсовы контакты, у-спираль представляет собой более рыхлую цилиндрическую структуру с отверстием около 2,5 А. Л. Полинг и Р. Кори не только сформулировали требования к геометрии полипептидной цепи и предложили удовлетворяющие им структуры, но и проанализировали имеющийся для белков и синтетических пептидов экспериментальный материал [67—71]. Они пришли к заключению, что а-спираль и -структура весьма распространены среди фибриллярных и глобулярных белков, а также гомополипептидов. В частности, было предложено, что а-кератин и другие белки этой группы имеют структуры, близкие а-спирали, а Р-кератин состоит из слоев складчатого листа, между которыми находятся двойные слои а-спиралей. К суперконтракционной форме кератина и миозина была отнесена у-спираль. Для коллагена Полинг и Кори предложили трехцепочечную, скрученную в жгут конформацию. В тройной спирали коллагена полипептидные цепи также имеют спиральную форму с меньшим шагом. Из-за большого содержания в коллагене пролина и оксипролина (30%) а- и у-спирали не могут реализоваться по стерическим причинам и из-за отсутствия многих водородных связей. Поэтому для единичных цепей коллагена предложена спираль с винтовой осью 9-го порядка. [c.23]

Вначале будет рассмотрена только полностью развернутая полипептидная цепь, что отвечает термодинамическому состоянию аминокислотной последовательности на последней ступени денатурации, когда она уже лишена всех структурных элементов нативной конформации белка и дисульфидных связей. Такое состояние термодинамически равновесно, стабильно в постоянных условиях и назьшается статистическим клубком. Клубок качественно отличается от другого предельного сост ояния — нативной трехмерной структуры белка, поскольку это уже не детерминантная пространственная форма, а огромное множество близких по энергии, непрерывно флуктуирующих и преимущественно свернутых, но тем не менее рыхлых конформаций. Если физические и химические свойства аминокислотной последовательности в физиологических условиях строго детерминированы пространственной структурой белка, то свойства той же последовательности, полностью денатурированной, обусловлены статистической природой клубка. По отношению к этому состоянию теряют смысл такие понятия, как геометрия трехмерной структуры, функциональная специфичность, взаимообусловленность, кооперативность состояний различных частей цепи и т.д., одним словом, те понятия, которые отражают уникальность свойств аминокислотной последовательности каждой белковой макромолекулы в естественном, физиологически активном состоянии. Детерминация нативной трехмерной структуры белка, однако, не означает ее статичность и полное отсутствие флуктуаций. [c.340]

Замещение дистального His-63 на аргинин в р субъединице гемоглобина в отличии от вышеприведенного случая увеличивает его сродство к кислороду [Winterhalter, 1969] вследствие того, что аргинин больше по объему, чем тирозин, и не может расположиться в лигандном кармане [Perutz, Lehmann, 1968]. Это тоже является важным обстоятельством, поскольку расстояние между функциональными группами в области активного центра белка определяется геометрией расположения всех аминокислотных остатков полипептидной цепи, и поэтому замена даже одной аминокислоты приводит к резкому нарушению расположения функционально важных остатков относительно друг друга. Это, в свою очередь, нарушает конформацию активного центра белка и из- [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология