Модель складчатый лист

Результаты, полученные при использовании других методов исследования пространственного строения, также неизменно подтверждали правильность а-спирали. Новые данные по инфракрасному дихроизму полипептидов А. Эллиотта, У. Прайса и Р. Фразера полностью согласовывались с моделью пептидной цепи, в которой водородные связи N—Н...О=С ориентированы приблизительно параллельно оси [79—81]. Способность фибриллярных белков группы к.т.е. вдвое увеличивать свою длину хорошо отвечала 122%-й растяжимости а-спирали при ее переходе к -структуре складчатого листа [82]. [c.25]

В 1951 г. Полинг [150, 151] разработал две относительно простые структурные модели, спиральную и складчатого листа, объясняемые исключительно планарностью пептидной связи и водородными связями между пептидными группами и образующие основу для построения высших структур. Модели нашли свое подтверждение в пространственно-структурных исследованиях Перутца [152]. [c.377]

Эти Карты часто называют картами Рамачандрана . а — карта глицина, не имеющего боковой цепи, с использованием модели жестких сфер с нормальными и с нижними граничными (---) контактными расстояниями, приведеинымн в табл. 2.1. В некоторых областях указаны запрещенные контакты. Обозначения атомов даны на рис. 2.2. б — карта аминокислот, содержащих -атомы, построенная с использованием той же модели жестких сфер. Указаны конформации правой а-спиралн, Р-складчатого листа н коллагена. Отмечены стерические затруднения, вызванные -атомом, которые сводят большую область глнцина к указанной иа рисунке меньшей области. Три разрешенные области иногда обозначают как — правая а-спираль, область вокруг значка а, aL — Левая а-спираль, область (0, 1))) (-l-60 -1-60 ), е — вытянутая цепь, область вокруг значка р. В предположении модели жестких сфер (- - - нормальные радиусы ---радиусы, отвечающие нижним границам) указаны области, разрешенные для поли-Ь-чис-алаиина. Конформация, приведенная на рис. 2.6, обозначена х, а конформация, отвечающая поли-Ь-пролииу I (полностью цис), обозначена как х, обведенный кружком. [c.31]

Вскоре появляется знаменитая серия работ Л. Полинга и Р. Кори (1951 г.), в которых авторы рассмотрели все ранее известные структурные модели полипептидов, в том числе предложенные Брэггом, Кендрью и Перутцем, и отвергли их. Вместо них они предложили две новые низкоэнергетические регулярные пространственные формы - а-спираль и р-складчатый лист. Один виток а-спирали включает 3,6 аминокислотных [c.70]

Кори нашли, что все они не удовлетворяют приведенным требованиям и должны быть отвергнуты. Авторы предложили две новые структуры (а и у) и структуру складчатого листа (Р). Как известно, до работ Полинга и Кори было разработано большое число молекулярных моделей полипептидов, а Брэгг, Кендрью и Перутц проанализировали этот вопрос в общем виде и как будто предусмотрели все возможные варианты. Как же в таких случаях удалось предложить совершенно новые структуры Это объясняется двумя обстоятельствами. Одно из них связано с более жесткими требованиями, предъявленными Полингом и Кори к геометрии полипептидов другое, сыгравшее решающую роль, — с предположением о реализации спиралей с нецелочисленными винтовыми осями симметрии. Во всех предпринимавшихся ранее поисках структур полипептидов использовались элементы симметрии атомных и низкомолекулярных кристаллов. В этом случае винтовые оси, действительно, могут быть только целочисленными. По отношению к отдельной макромолекуле требование, чтобы спираль содержала только целое число аминокислотных остатков на виток, не может быть оправдано соображениями физического порядка. Использование до Полинга и Кори целочисленных винтовых осей - результат автоматического перенесения кристаллографического принципа симметрии на спиральные полимерные объекты, т.е. в область, где он не работает. [c.22]

В первых моделях пространственного строения белковых молекул водородная связь служила главным стабилизирующим фактором. Молекулы фибриллярных белков представлялись слоистыми структурами, а молекулы глобулярных белков - пакетом слоистых структур, состоящих или из плоских пептидных цепей, скрепленных водородными связями, или из свернутых, регулярных цепей, также стабилизированных внутренними водородными связями. Отклонение от регулярности, повороты цепей и нарушение оптимальных условий образования внутримолекулярных водородных связей допускались лишь в местах аминокислотной последовательности, где находятся остатки пролина. Среди тех, кто считал водородную связь не только главной, но и единственной упаковочной силой, был М. Хаггинс [10, 11]. Все предложенные им структуры полипептидов были полностью насыщены водородными связями. Этот же принцип был положен в основу конструирования пептидных моделей Л. Брэггом, Дж. Кендрью и М. Перутцем [12], а также а-спирали и -структуры складчатых листов Л. Полингом и Р. Кори [1,2]. [c.233]

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]

Конформационный анализ циклического декапептида грамицидина S проводился рядом исследователей [292-297]. В табл. III.35 значения двугранных углов ф, у основной цепи молекулы, рассчитанные М. Дигертом и соавт. [292], П. Де Сантисом и А. Ликвори [294], Ф. Момани и соавт. [296], Р. Скоттом и соавт. [297], сопоставлены с результатами исследований спектров ЯМР, КД, ИК [298, 299] и данными рентгеноструктурного анализа [300]. За одним исключением [296], между теоретическими и экспериментальными моделями нет значительных различий. И те и другие привели к структуре грамицидина S, состоящей из двух (3-складчатых листов, соединенных двумя (3-изгибами и скрепленных четырьмя поперечными водородными связями. По форме основной цепи приведенные в табл. Ш.35 конформации находятся в удовлетворительном согласии с кристаллической структурой гидратированного комплекса грамицидина S с мочевиной [301], а также данными двумерной ЯМР-спектроскопии [302]. [c.395]

В последующей работе Н. Гё и Г. Абе [60] детально рассмотрели статистико-механическую модель локальных структур, идея которой уже прослеживалась в изложенных только что исследованиях Н. Гё и Г. Такетоми [57-59]. Под локальной структурой понимается конформация участка полипептидной цепи, которая образуется на определенной стадии процесса свертывания и которая без существенных изменений входит в нативную конформацию белка. В отличие от общепринятого представления о том, что сборка полипептидной цепи начинается с образования вторичных структур, и составляющего основное содержание процесса, а также инициирующего его последующее развитие, Гё и Абе априори не отдают предпочтения ни одной локальной структуре, регулярной или нерегулярной. Наличие а-спиралей, Р-складчатых листов, изгибов и прочих образований оценивается их статистическими вкладами и статистико-механическим поведением всей белковой молекулы посредством парциальной функции. В этой функции не учтен вклад стабилизирующих контактов между локальными структурами на отдельных участках цепи. Отсюда и название анализируемого представления о процессе белкового свертывания как модели невзаимодействующих локальных структур По существу, она аналогична бусиничной модели без подвесок Кунтца и соавт. [32], только в данном случае Гё и Абе представляют белковую цепь не в виде отдельных аминокислотных остатков, аппроксимированных жесткими сферами, а в виде целых конформационно жестких образований, каждое из которых включает непрерывный участок аминокислотной последовательности. Предположение об отсутствии взаимодействий между ними позволяет рассчитать парциальную функцию модели. Но даже в этом случае непременными условиями являются знание нативной конформации, которая обязательно должна быть однодоменной, и предположение [c.492]

Стадия взаимодействия вторичных структур должна следовать за стадией их образования. Следовательно, до выработки геометрических критериев упаковки вторичных структур в супервторичные необходима идентификация а-спиралей и р-складчатых листов, описание процессов их идентификации, развития и терминации. Задачи, перечисленные в работе [140], предполагаются решенными, что, как известно, не соответствует действительности. Поэтому модель Птицына описывает не весь процесс белкового свертывания, а лишь упаковку вторичных структур, т.е. завершающую стадию, быть может, не отвечающую соответствующей стадии реального механизма самоорганизации. Следует также отметить несовместимость предложенной модели с одним из постулируемых в этой же работе положений. Так, автор, рассматривая вопрос об идентификации а-спиралей и Р-структур, исходит из существования корреляций между вторичными структурами и аминокислотной последовательностью, а обсуждая образование из них супервторичных структур, утверждает отсутствие таких корреляций. В основу поиска геометрических критериев упаковки вторичных структур положена простейшая полипептидная цепь - гомополимер из аминокислот с гидрофобными боковыми группами. Предполагается, что такая цепь в водном окружении обладает вторичными структурами, стабилизированными пептидными водородными связями, и супервторичной и третичной структурой, стабилизированной гидрофобными взаимодействиями боковых цепей а-спиралей или Р-складчатых листов. Реальное поведение гомополипептидов в растворе не дает, однако, оснований для подобных предположений [25, 142-144]. Молекулы гомополипептидов, как и молекулы других синтетических полимеров, имеют огромное количество близких по энергии непрерывно флуктуирующих в [c.504]

Модель жестких сфер — хорошее приближение. Данные Рамачандрана и сотр. [28, 29], выражаемые -картой (которую часто называют карта Рамачандрана , см. рис. 2.3, б), подтверждаются результатами, полученными при исследовании кристаллических глобулярных белков. На рис. 2.4 сведены все ф и ф-углы, найденные в 13 белках. Самая высокая плотность распределения экспериментальных точек наблюдается вблизи (—60 , —60 ) в положении правой а-спирали, что отражает высокое содержание а-спиралей в глобулярных белках. Другой максимум в распределении находится вблизи (—90°, -г 120 ) и отвечает вытянутой цепи с остатками, образующими р-складчатый лист. Поскольку плотность вблизи (—90 , 0 ) также довольно высока, отталкивание между N,- и Hj i не настолько существенно, как это следует из модели жестких сфер. [c.32]

До сих пор речь шла главным образом о конформации а-спирали, однако ни в коем случае нельзя оставлять без внима1шя и другие структурные элементы, даже несмотря на то, что ни один из них не был обнаружен в белках и сведения о них, которыми мы располагаем в настоящее время, исключительно скудны. Одной из таких структур является Р-форма, в которой полипептидные цепи соединены межмолекулярными водородными связями. Полинг и Кори предложили две модели Р-структур — это параллельные и антипараллельные складчатые листы, в которых смежные вытянутые, хотя и слегка согнутые циш [c.115]

Д. Котельчук и Г. Шерага [71, 72] предприняли попытку теоретически обосновать гипотезу о доминантной роли в образовании вторичных структур ближних взаимодействий, т.е. взаимодействий атомов в пределах одного остатка. При справедливости этой гипотезы природные аминокислотные остатки могли бы быть количественно охарактеризованы специальными потенциалами, что сделало бы возможным предсказывать конформации отдельных фрагментов последовательности и составить таким образом грубое приближение белковой глобулы для последующего уточнения. Расчетная модель имела вид, показанный на рис. II.2. Исходные двухгранные углы ф, ф отвечали правой и левой а-спиралям (а и aL) и складчатому листу (Р). Конформационные состояния боковых цепей (R) во всех случаях фиксировались одинаковым образом в полностью вытянутой форме с х, Х ,... = 180°, 180°,.... Было найдено, что при различной форме основной цепи (ак, aL, Р) предпочтительная конформация дипептида при неизменном состоянии R] оставалась той же самой, независимо от природы R2. В определении стабильности конформации такой системы, согласно Котельчуку и Шераге, важное значение имеет лишь взаимодействие боковой цепи R] с промежуточной пептидной группой взаимодействие же между R, и R2 незначительно и практически не влияет на [c.245]

Результаты работ Котельчука и Шераги соответствовали модели Полинга и Кори и, очевидно, в связи с этим не были критически восприняты многими исследователями, что способствовало распространению упрощенного представления о формировании структуры белковой молекулы. Однако данная работа содержит ряд серьезных недостатков и необоснованных заключений. Неудачен сам выбор расчетной модели, исследование которой в принципе не могло дать ответ на вопрос о взаимодействии смежных остатков при трех канонических формах основной цепи. Так, в случае -структурных параметров ф, ф боковые цепи Rj и R2 находятся по разные стороны от основной цепи, причем одна направлена вверх от средней плоскости складчатого листа, а другая - вниз, в результате боковые цепи ни при каких конформационных состояниях Rj и R2 не могут эффективно взаимодействовать между собой. В -структуре сближенными оказываются боковые цепи не смежных остатков, а разделенные одним остатком, т.е. Rj и R3, R2 и R4, взаимодействие между которыми может стабилизировать эту структуру. Следовательно, выбранная модель не отражает специфику взаимодействий боковых цепей в конформации складчатого листа. [c.247]

Впервые супервторичные структуры были постулированы в 1952 г. Криком [215] и в 1953 г. Полингом и Кори [216] при интерпретации тонких различий в рентгенограммах а-кератина и а-спиралей синтетических гомополипептидов. Ф. Крик описал структуру а-кератина с двумя и тремя нитями в жгуте, объяснив выгодность скручивания единичных спиралей образованием дополнительных взаимодействий между боковыми цепями. Л. Полинг и П. Кори предложили для а-кератина модель жгута из семи а-спиральных нитей. Позднее были предположены супервторичные структуры и они действительно были обнаружены на линейных участках тропомиозина, легкой цепи меромиозина, коллагена и т.д., т.е. фактически у всех фибриллярных белков. Наличие сложных образований из а-спиралей, -складчатых листов, других регулярных форм и их различных комбинаций является, таким образом, характерной чертой пространственной организации фибриллярных белков, точнее, регулярных компонентов этих белков. [c.303]

Ф. Коэном и соавт. [261—263] развит ступенчатый метод предсказания трехмерной структуры белка по известной аминокислотной последовательности. Метод, получивший название комбинированного, предусматривает проведение трех последовательных стадий 1) предсказание на основе существующих алгоритмов регулярных вторичных структур 2) упаковку а-спиралей и -складчатых листов в конформацию, отражающую характерные особенности нативной структуры 3) энергетический расчет отобранных конформаций с использованием моделей, подобных сверхупрощенным моделям Левитта [254], Кунтца и соавт. [155], Робсона и Осгуторпа [270]. План исследования на первый взгляд выглядит логично. В действительности же он нереален, причем нереален в отношении всех своих трех положений, что следовало из данных, уже имевшихся к моменту его появления. Первый пункт плана невыполним по крайней мере по трем причинам. Во-первых, у большей части белков вторичные структуры составляют незначительную долю трехмерной структуры, а в среднем в а-спирали входит 25—30% остатков, а в -структуры — 15—20%. Во-вторых, встречающиеся в конформациях белков вторичные структуры, как правило, сильно искажены и лишь условно могут быть отнесены к регулярным (рис. П.З). В-третьих, надежность существующих алгоритмов предсказания вторичных структур не превышает 50% (гл. 8), что исключает их практическое использование. Возможно, по этим или иным причинам авторы не стали обращаться к предсказательным алгоритмам, а приступили к реализации второго пункта своего плана, выбрав для демонстрации возможностей предлагаемого ими метода белки, изученные рентгеноструктурно, и взяв всю информацию о геометрии [c.319]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология