Конформации дипептидных фрагментов

Наблюдаемая аналогия в распределении конформаций по энергии -Asn-Asp- (как -Asn-Asn-) и -Phe-Phe- указывает на то, что электростатические взаимодействия и водородные связи не вносят существенных изменений в величины относительных энергий. Таким образом, сте-реохимическая природа боковой цепи (общим для аспарагина, аспарагиновой кислоты и фенилаланина является плоское расположение валентных связей атома С определяет характер невалентных взаимодействий и специфику конформационного распределения. Стабилизирующие невалентные взаимодействия между соседними остатками уже приводят к заметной дифференциации конформаций дипептидных фрагментов, существенно не нарушаемой учетом электростатических взаимодействий и образованием водородных связей. Это может служить определяющим фактором при расчете более сложных пептидов. [c.216]

Рис. 12.9. Сходство конформации пенициллина (а) с конформацией дипептидного фрагмента 0-А1а—0-А1а (б).

КОНФОРМАЦИИ ДИПЕПТИДНЫХ ФРАГМЕНТОВ [c.370]

Конформации дипептидных фрагментов в белках [c.386]

Конформационные расчеты небольших фрагментов могут дать очень многое, но далеко не все для предсказания структуры белка. Располагая информацией относительно оптимальной геометрии каждого пептидного фрагмента или их трипептидных комбинаций, мы могли бы в идеале предсказать конформацию нерегулярного полипептида по его аминокислотной последовательности. Однако это не просто по нескольким причинам во-первых, для некоторых остатков две конформации дипептидного фрагмента или соответствующего метиламида N-ациламинокислоты почти одинаково выгодны (по расчетам [1311 — это Arg и Lys) во-вторых, довольно большие неопределенности, вследствие своей конформационной свободы, вносит Gly в-третьих, даже небольшие разбросы в углах вращения (3—5°) и валентных углах (1—2°) приводят к сильному расплыванию на больших расстояниях в-четвертых, при некоторых оптимальных комбинациях углов вращения удаленные вдоль цепи остатки могут оказаться в одной области пространства. Всего этого, вероятно, уже достаточно, чтобы пространственная структура белка формировалась в результате дальних взаимодействий за счет гидрофобных эффектов. [c.393]

В целом можно отметить, что у наиболее предпочтительных развернутых конформаций имеет место согласованность всех видов взаимодействий. Специфичная для трипептидного фрагмента дополнительная стабилизация (S1-S3) происходит, во-первых, при низкоэнергетических конформационных состояниях каждого остатка, во-вторых, без существенного нарушения выгодных контактов на дипептидных фрагментах и, наконец, при формах основной цепи, близких по энергии (но не по значениям углов ф, у ср. табл. 11.19 и 11.25) к оптимальным конформациям аланинового трипептида. Следует, однако, иметь в виду, что самые выгодные конформации свободного фрагмента не всегда сохраняют свою предпочтительность будучи встроенными в сложную цепь. На первое место могут выйти структурные варианты, менее выгодные у свободного фрагмента из-за нереализованных внутренних взаимодействий, которые, однако, в условиях сложной цепи будут дополнительно стабилизированы взаимодействиями с более удаленными остатками. [c.206]

R-R-B энергия минимальна при х 60° и —60°, т.е. при значениях, отвечающих самым выгодным конформациям среди форм R-R и R-B у дипептидных фрагментов с остатками Ala и Phe (сравните табл. 11.23 и 11.24 с табл. 11.25). [c.206]

АТ I - декапептид, содержащий в С-концевой части последовательности остатки His и Leu. Удлинение цепи заметно повлияло на распределение конформаций по энергии. Оно привело к большей детерминации конформационных состояний пептида, т.е. к ограничению конформационной свободы. Из структурного набора АТ II фактически разрешенными остаются три конформации группы А (А , А2 и A4), причем самыми низкоэнергетическими по-прежнему являются А и Aj. Конформация А2 более выгодна по энергии, чем А , так как ее потенциальная поверхность более комплементарна поверхности дополнительного дипептидного фрагмента His -Leu °. Заметное повышение у АТ I энергии конформаций группы В, делающее их практически запрещенными, объясняется, во-первых, значительно более слабыми взаимодействиями участка His -Leu ° с остальной частью молекулы (их энергия, например, у В[ составляет-6,2 ккал/моль, в то время как у А2 и А соответственно -11,3 и -9,4 ккал/моль), а во-вторых, потерей по стерическим причинам ряда стабилизирующих взаимо-действий остатка Phe, концевого у АТ II и промежуточного у АТ I [c.572]

Отличие фрагмента R. . . R" от дипептидных фрагментов, рассмотренных в разделе III, состоит в том, что в последние включены взаимодействия двух амидных групп, и именно это взаимодействие делает невыгодной конформацию Я для развернутых форм, а также намного искажает энергетические контуры и смещает положение минимумов. [c.155]

Почти все интересные и наиболее важные черты пространственной структуры полипептидов и белков, зависящие от взаимного расположения отдельных атомов [но не многоатомных массивов, таких, как а-спирали или -спирали (Р-структуры)], можно выявить, анализируя, во-первых, конформации дипептидов и, во-вторых, взаимодействие соседних аминокислотных остатков в дипептидных фрагментах (между собой и с пептидной цепью). Именно поэтому мы остановимся наиболее подробно на расчетах конформаций дипептидов и некоторых фрагментов, в которых проявляются интересующие нас взаимодействия. [c.370]

На рис. 8.14 приведена конформационная карта дипептидного фрагмента при R = R"= H3, построенная с потенциалами Дашевского без учета электростатических взаимодействий и водородных связей. Сравнение ее с картой, приведенной на рис. 8.13, показывает, что контуры энергии сходны, однако вместо трех минимумов R, В и L, характерных для карт дипептидных фрагментов, здесь мы имеем четыре минимума, причем четвертый находится в области Н (конформация Хаггинса). [c.391]

Отличие указанного фрагмента с R и R" от рассмотренных выше дипептидных фрагментов состоит в том, что в первые включены взаимодействия двух амидных групп, и именно это взаимодействие делает невыгодной конформацию Н для развернутых форм, искажает энергетические контуры и смещает минимумы. [c.391]

Упрощенная модель, в которой играют роль только локальные конформации рассмотренного дипептидного фрагмента, дает более 75 % правильных предсказаний конформаций аминокислотных единиц в четырех белках [131, 132]. Однако слабые далекие взаимодействия вдоль цепи все же имеются, и они резко увеличивают трудность предсказаний. [c.392]

Конформационный анализ последовательности O- -Phe-L-Ala- -Phe-NH показал прогрессирующий рост энергетической дифференциации по сравнению с наблюдаемым при переходе от моно- к дипептидным фрагментам. И здесь предпочтительные конформации более сложных участков пептидной цепи представляют собой лишь некоторые из комбинаций выгодных конформаций более простых участков. Такое же заключение следует и из анализа другого трипептидного фрагмента, а именно O-L-Ala-L-Phe-L-Ala-NH [115]. [c.206]

Энергия внутри- и межостаточных взаимодействий конформаций различных форм основной цепи шейпов ей/ дипептидных фрагментов [c.214]

Хотя в целом эта карта согласуется с результатами эмпирических расчетов, отсутствие минимума в области R представляется не вполне удовлетворительным. Кроме того, эта карта несколько жестче , чем карта, показанная на рис. 8.5, и потому большое число точек, отвечающих конформациям дипептидных фрагментов в белках (см. раздел 4) оказывается в не вполне благоприятной области. В связи с этим проблема параметризации полуэмпирических методов и, в частности, метода P ILO требует дальнейшего изучения. [c.379]

Самыми выгодными конформациями аланинового трипептида являются R-R-R и R-R-B (табл. 11.20). Сближенность всех звеньев основной цепи приводит к возникновению дисперсионных взаимодействий между й и Ь , 2 и 4, 1 и 4, энергия которых составляет около —4,0 ккал/моль. Такие же дисперсионные взаимодействия характерны и для других конформаций этой группы - R-B-L, B-L-L, L-L-L, Меньшая предпочтительность последних связана с невыгодными в форме L ближними взаимодействиями. Дисперсионные взаимодействия в основной цепи имеют место и в конформациях группы полусвернутых форм (от -2,0 до -3,0 ккал/моль). Однако в отличие от предшествующей группы они осуществляются в пределах одного из дипептидных фрагментов. Полностью вытянутые конформации аланинового трипептида имеют максимальную энергию. Так, В-В-В и B-B-R проигрывают R-R-R и R-R-B 2 ккал/моль. Это происходит из-за отсутствия дополнительных стабилизирующих взаимодействий между звеньями основной цепи. Конформационная энергия здесь вкладывается практически аддитивно из энергий ближних взаимодействий. [c.199]

Расчет двух трипептидных фрагментов с чередующимися остатками Phe и Pro вьшолнен также на основе оптимальных форм монопептидов, т.е. независимо от полученных для дипептидов результатов. У фрагмента с последовательностью Phe-Pro-Phe число начальных приближений составило 162, а с последовательностью Pro-Phe-Pro - 36. Значения углов вращения во всех низкоэнергетических конформациях обоих трипептидных фрагментов, полученных после минимизации энергии по девяти переменным в первом случае и по шести во втором, оказались несильно отличающимися от углов в соответствующих конформациях дипептидов. В табл. П.28 для фрагментов Pro-Phe-Pro и Phe-Pro-Phe приведены предпочтительные конформации различных форм основной цепи и, кроме того, для каждой формы - самая высокая по энергии конформация. В табл. 11.29 дано энергетическое распределение всех рассчитанных структурных вариантов трипептидных фрагментов. Здесь обращает на себя внимание заметная структурная детерминация в одном случае и равномерное распределение конформаций - в другом. Подавляющее большинство структур O-Phe-Pro-Phe-NH , составленных только из самых выгодных монопептидных вариантов, имеют энергию, превышающую 4,0 ккал/моль. Рассмотрим сначала конформационные состояния трипептида O-Pro-Phe-Pro-NH . У конформаций этого фрагмента с развернутыми формами основной цепи В-В-В и B-B-R отсутствуют взаимодействия между первым и третьим остатками. Взаимодействия же на дипептидных участках практически не отличаются от взаимодействия у свободных дипептидов. При этих условиях энергия структурных вариантов с формами В-В-В и B-B-R представляет собой аддитивную сумму энергий соответствующих дипептидных конформаций (за вычетом дублируемых энергетических вкладов) Конформации со свернутой (R-R-B) и полусвернутой (B-R-R и B-R-B) основными цепями обладают невыгодными контактами в пределах [c.210]

Исследования, призванные решить судьбу фрагментарного подхода, по Ложности и конкретным целям рассматриваемых в них задач разделились два уровня. Работы первого из них включали независимый конформа-<ронный анализ серш дипептидов с последующим сопоставлением конформационных состояний остатков с оптимальными формами свободных мо- Ьпептидов. Работы второго уровня заключались в анализе трипептидов и составляющих их дипептидных фрагментов. Расчет также был независим, 0 исходными у тех и других служили предпочтительные конформации Юободных монопептидов. Рассмотрен ряд ди- и трипептидов, состоявших 3 различных по своей природе и конформационным возможностям амино-рислотных остатков. [c.221]

Все варианты с углом %] —60° у первого остатка и Х -180° у последнего имеют заведомо большую энергию, поскольку боковые цепи при этих значениях ориентированы в противоположные стороны и не в состоянии эффективно взаимодействовать ни между собой, ни с промежуточными остатками. Можно также не рассматривать варианты с R-формой у предшествующего пролину остатка (если он не Gly) и варианты с дипептидным фрагментом в (L-L)-фopмe (если хотя бы один остаток не Gly). Такие конформационные состояния имеют сравнительно высокую энергию и в белках не реализуются. Кроме Gly, ни один из стандартных остатков почти не встречается в нативных конформациях белков в состояниях с Н-формой основной цепи. Все это полезно иметь в виду при вьшолнении конкретных расчетов. [c.222]

Низкоэнергетические конформационные состояния N-концевого гексапептидного участка и тетрапептидных фрагментов d и g составили 55 исходных структурных вариантов гормона. После минимизации энергии в интервал 0-8,0 ккал/моль попали 14 конформаций, представленных в табл. III.6. Первые четыре структуры с /<,бщ = 0 ,0 ккал/моль составляют группу А. Для них характерна жесткая нуклеация типа/е/центрального участка молекулы при относительной подвижности N- и С-концевых дипептидных фрагментов. На рис. III.7 показаны шейпы пептидных скелетов этих структур и пути их взаимной конверсии. Все изменения конформационных состояний основной цели ангиотензина в пределах группы А осуществляются через вращения вокруг связи С -С остатка Arg или Pro" , точнее, через низкоэнергетические переходы R <=> В путем изменения соответствующего угла Vj/ на 180°. Следующие шесть конформаций с относительно невысокой энергией (i/оощ = 3,5-7,0 ккал/моль), объединенные в группу В, также имеют жесткую структуру центрального участка VaP-His . Она принадлежит шейпу fee и отличается от структуры этого участка в предшествующих конформациях состоянием лишь одного остатка (VaP). Переход между представителями групп А и В низкоэнергетичен И сводится к изменению двугранного угла (рис. Ш.8). При этом боковая [c.271]

Исходными в анализе инсектотоксина служили наборы оптимальных конформаций свободных монопептидов, полученных из расчета соответствующих метиламидов N-ацетил-а-аминокислот. На их основе были рассчитаны конформационные состояния перекрывающихся дипептидных фрагментов. Низкоэнергетические варианты всех возможных форм основ-Иой цепи и шейпов дипептидов использованы в расчете более сложных участков молекулы. Ниже мы остановимся на некоторых узловых моментах конформационного анализа инсектотоксина. Завершающая стадия расчета октапептида Met -Thr заключалась в рассмотрении 130 исходных приближений 18 различных форм основной цепи. Минимизация выявила резкую дифференциацию конформаций по энергии в широкий энергетический интервал i/общ = С Ю ккал/моль попали лишь восемь родственных структурных вариантов. Во всех случаях боковые цепи остатков ys и ys находятся далеко друг от друга и принудительное сближение атомов Сопровождается значительным повышением энергии. [c.317]

Вероятно, примерно те же выводы относительно стабильности спиральных и неспиральных конформаций, которые получили Котельчук и Шерага из рассмотрения фрагментов К. .. К", можно было бы получить и -из дипептидных фрагментов, минимизируя их потенциальные функции. Действительно, выбор конформации Н или В определяется двугранным углом ф, который входит в оба фрагмента, и только конформация типа L, встречающаяся реже, чем и 5, зависит от обоих углов, [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология