Геометрия пептидной связи

Пептиды. Геометрия пептидной связи [c.1046]

Виртуальные связи С —С упрощают представление свертывания цепи. При другом способе представления свертывания цепи пептидный остов обозначается только С -атомами и виртуальными связями между ними, как показано на рис. 7.10. Укладка цепи в этом случае описывается виртуальными валентным и двугранным углами [30, 403]. Геометрия пептидной связи ограничивает значение виртуального валентного угла интервалом приблизительно от 80 до 160 , тогда как на виртуальный двугранный угол первоначально не налагается никаких ограничений. Однако из-за стерических трудностей может реализоваться примерно половина возможных комбинаций углов. Это представление было использовано для описания свертывания цепи [404] оно полезно также при изготовлении проволочных моделей (рис. 7.3, в). Более подробное представление основной цепи с использованием виртуальных С -связей обсуждается в [403] и [405]. [c.173]

Геометрия пептидной связи [c.187]

Одной из наиболее часто встречающихся вторичных структур и одновременно одной из наиболее выгодных из них с учетом ограничений, налагаемых геометрией пептидной связи и допустимыми [c.188]

Следует отметить, что взаимодействие двух соседних групп в определенной степени связано с геометрией соответствующей пептидной связи, которая может иметь как транс-, так и цис-конфигурацию — достаточно жесткие структуры. Их жесткость обеспечена частичной двоесвязанностью связи -НМ-СО- за счет п-тс взаимодействия Как правило, в полипептидных [c.101]

Связывание. Субстрат присоединяется таким образом, что его С-концевая часть оказывается в полости специфичности, а СООН-группа — вблизи остатка Агд-145. Пептидная группа NH образует водородную связь с остатком Туг-248, который изменяет свое положение. Атом кислорода карбонильной группы присоединяется к атому цинка. Эти взаимодействия приводят к некоторому искажению плоскостного расположения атомов пептидной связи, в результате чего геометрия образующейся аминогруппы становится в какой-то степени тетраэдрической. [c.546]

Из рис. 2.23 следует, что правая а-спираль прекрасно удовлетворяет критериям Полинга и Кори. Было также постулировано существование левой спирали и двух типов 18-слоев. Антипараллельный /З-слой изображен на рис. 2.23,Я. Каждая отдельная цепь является спиралью с осью симметрии второго порядка, т.е. образует складчатую структуру. Все пептиды принимают участие в образовании водородных связей, однако все эти связи образуются между различными цепями. Геометрия пептидного скелета в /З-слое соответствует наиболее вытянутой конформации цепи, еще допускаемой при нормальных значениях длин связей и валентных углов смещение вдоль оси равно 3,47 А на остаток. Во многих белках объединение параллельных и антипараллельных /З-цепей приводит к образованию большого структурного остова (рис. 2.24, а также Дополнение 2.3). [c.91]

Как уже упоминалось, пептидная группа имеет лабильное электронное строение. В предыдущем разделе рассмотрено проявление этого свойства в геометрии группы - длинах химических связей, валентных углах и конфигурации. Не менее показательным здесь являются и колебательные спектры, в частности инфракрасные спектры поглощения, частоты которых отражают механические характеристики молекул, а интенсивности полос - дипольные моменты связей и их чувствительность к естественным колебательным координатам (Э 1,/Э Э Л.,/Эа где и соответственно отклонения длин связей и валентных углов от равновесных значений). И то и другое, помимо кинематики, определяется динамикой колебания, непосредственно связанной с электронным строением - поляризацией связей и миграцией зарядов в процессе нормальных колебаний молекул В силу этого в колебательных спектрах заключена богатейшая информа- [c.140]

Простейший пример - а-спираль, являющаяся структурой, оптимальной с точки зрения дисперсионных взаимодействий атомов основной цепи, пептидных водородных связей (5 - 1), электростатических взаимодействий и энергии вращения вокруг всех одинарных связей. Только благодаря такой гармонии Полингу и Кори удалось правильно предсказать геометрию а-спирали, сделав в принципе ошибочное предположение о ее стабилизации исключительно за счет водородных связей. На самом же деле главным фактором, цементирующим а-спираль в полярной среде, являются дисперсионные взаимодействия атомов основной цепи, а не пептидные водородные связи. Однако из-за согласованности в этой струк- [c.470]

Протеазы специфичны не только к конфигурации асимметрического центра, но и к геометрии пептидной связи или двойной связи в субстрате. Так, было показано [1896,2033,2034], что пролидаза и другие пролинспецифичные ферменты спосоОны расщеплять только транс-форму амидной связи. [c.188]

И тот и другой удовлетворяют требованиям структурной геометрии пептидной связи и характеризуются допустимыми для полипептидной цепи значениями углов ф и г) . Оба вида -структур схематически изображены на рис. 6.10. Один из них, названный антипарал-лельным складчатым листком, образован вытянутыми полипептидными цепями, аминокислотные последовательности которых, начиная от ННг-концевого и кончая СООН-концевым остатком, направлены в противоположные стороны. Второй вид -структуры — параллельный складчатый листок — образован полипептидными цепями, направления которых совпадают. Обе эти структуры ста- билизированы широкой сетью водородных связей, в образовании которых участвуют атомы пептидных связей прилегающих друг к другу цепей. На рисунках 6.11 и 6.12 схематически показано скручивание полипептидных цепей супероксиддисмутазы Е. oli и фла- [c.192]

Простейшей молекулой, включающей пептидную связь, является формамид (НгН-СНО). Первое исследование геометрии этой молекулы в неассоциированном состоянии вьшолнено Р. Курландом и Э. Вильсоном на основе микроволновых спектров четырех изотопных соединений [1]. При расчете структурных параметров предполагалась плоская молекулярная модель с эквивалентными связями ЫН. Позднее микроволновые спектры формамида были изучены С. Костейном и Дж. Даулингом, но уже при использовании десяти изотопных соединений [2]. Это позволило полностью априорно, т.е. не делая предположений о геометрии молекулы, рассчитать длины связей и валентные углы. Авторы особо подчеркнули, что наблюдаемые спектры этих соединений могут быть однозначно интерпретированы только Б случае неплоского строения формамида. Оказалось, что группа Н2Ы-С образует невысокую пирамиду, а связи, как и углы НЫС, заметно отличаются друг от друга. Тем самым экспериментально было подтверждено предположение М. Дейвиса и Дж. Эванса о неплоской структуре формамида, высказанное в 1952 г. при изучении контуров полос валентных колебаний ЫН в инфракрасных спектрах поглощения паров [3]. [c.131]

В методе, предложенном П. Пейном [303], допущено вращение вокруг пептидной связи, которое рассчитывается с помощью потенциала средней силы, определяющего выбор ориентации пептидных групп при данных С00рдинатах атомов С . А. Рей и Дж. Сколник предложили процедуру реставрации атомов основной цепи, ключевым моментом которой явилась эмпирическая корреляция между ориентацией связи С -СР и локальной геометрией виртуальной пептидной цепи из атомов С , координаты которых известны [304]. После установления положений атомов СР знание ралентной схемы оказывается достаточным для расчета координат атомов К, С и О. При проверке метода на шести тестовых белках среднестатистическое отклонение рассчитанных координат атомов основной цепи от экспериментальных составило 0,7 А. [c.525]

Если известна последовательность аминокислот, можно начинать строить модель белка. Для этого существуют разные методы. В простейшем из них используется Ричард-бокс, где с помошью полупрозрачного зцжала изображение проволочной модели совмещается со сложенными стопкой сечениями электронной плотности, нарисованными на тонких пластинах оргстекла. Затем с модели считываются координаты атомов. В новейших методах используется машинный поиск, когда пептидную цепь подстраивают под наиболее вероятный непрерывный ход электронной плотности. Заметим, что при обоих подходах сушественным образом используется щзедположение, что геометрия пептидной цепи (за исключением двугранных углов) известна. Это сильно отличается от рентгеноструктурного анализа малых молекул с высоким разрешением, где длины валентных связей и валентные углы определяются de novo. [c.397]

Остов любой белковой цепи образуется с помощью амидных (или пептидных) связей, соединяющих аминофуппу одной аминокислоты с кар-бою ильной группой другой, соседней аминокислоты. На рис. Г25 показано простейщее полипеп-тидное звено-дипептид, а на рис. 1.26 представлены геометрия полипептидной цепи и положение различных заместителей гептапептида. Таким образом, полипептиды-это длинные цепи, образуемые с помощью регулярно повторяющихся пептидных связей и содержащие набор боковых фупп, распо- [c.57]

В качестве моделей ферментов, как правило, используют синтетические органические молекулы, обладающие характерными особенностями ферментативных систем. Они меньше ферментов по размеру и проще по структуре. Следовательно, моделирование ферментов — это попытка воспроизвести на гораздо более простом уровне некий ключевой параметр ферментативной функции. Выявление определенного фактора, ответственного за каталитическую активность фермента в биологической системе, является трудоемкой задачей, требующей ясного представления о роли каждого компонента в катализе. Но, располагая подходящими моделями, мы можем оценить относительную важность каждого каталитического параметра в отсутствие других, не рассматриваемых в данный момент. Главное преимущество использования искусственных структур для моделирования ферментативных реакций состоит в том, что вещества можно создавать именно для изучения определенного конкретного свойства. Структура модели в дальнейшем может быть усовершенствована путем сочетания таких особенностей, которые дают наибольший вклад в катализ, и создания таких моделей, которые по своей эффективности действительно приближаются к ферментам. Таким образом, с помощью методов синтетической химии становится возможным создание миниатюрного фермента , который лишен макромоле-кулярного пептидного остова, но содержит активные химические группы, правильно ориентированные в соответствии с геометрией активного центра фермента. Этот подход называют биомимети-ческим химическим подходом к изучению биологических систем . Биомиметическая химия — это та область химии, где делается попытка имитировать такие характерные для катализируемых ферментами реакций особенности, как огромная скорость и селективность [350, 351]. Хочется надеяться, что такой подход в конце концов позволит установить связь между сложными структурами биоорганических молекул и их функциями в живом [c.263]

Итак, суммируя, можно сказать, что высокая каталитическая способность ферментов обусловлена, во-первых, тем, что ферменты сближают субстраты и связывают их с активным центром в подходящей ориентации. Во-вторых, ферменты содержат кислотные и основные группы ориентированные так, что становится возможным перенос протонов а субстрате. В-третьих, определенные группы в молекуле фермента (особенно нуклеофильные) могут образовывать ковалентные связи с суб-стратом, что приводит к формированию более реакционнослособных структур, чем субстрат. В-четвертых, фермент способен индуцировать напряжение, или искажение молекулы субстрата, которое часто сопровождается конформационным изменением в белковой молекуле. Нередко спрашивают почему молекулы ферментов такие большие Отчасти это, очевидно, связано с тем, что образование поверхности, комплемен-тарной поверхностям субстратов и обладающей необходимой жесткостью, возможно лишь при достаточно сложной геометрии скелета поли-пептидной молекулы. Кроме того, чтобы функциональные группы фер-мента могли принимать непосредственное участие в катализе, они должны быть расположены соответствующим образом. Иногда для этого тре-буется, чтобы в определенном объеме была создана среда с более низкой диэлектрической постоянной. Наконец, имея в виду, что в ходе каталитического процесса происходят конформационные изменения, мы можем только удивляться тому, что природе удалось создать машину -столь малых размеров. [c.63]

Матричный метод впервые был предложен Т. Шиманучи и С. Мидзусимой при расчете геометрии стереорегулярных кристаллических полимеров [126]. В анализе пептидов и белков локальные системы координат целесообразно связывать с атомами основной цепи. В правой прямоугольной системе координат ось х направляется от атома по связи его с последующим атомом, ось у располагается в плоскости пептидной группы, а ось Z определяется выбором правой системы (рис. 11.36). Координаты атомов боковых цепей задаются в локальных системах соответствующих атомов С . Переход от одной системы координат к другой сопровождается поворотом сначала на угол а вокруг оси z, а затем на угол ф вокруг оси х (а - валентный угол, ф - угол вращения вокруг связи N- ). В матричном выражении эта операция выглядит так [c.234]

Иная ситуация имеет место у фрагмента ys - ys l Минимизация 100 исходных структур 64 шейпов пептидного скелета участка ys - ys выявила их резкое различие в стабильности. В интервал 0-5,0 ккал/моль попадает всего пять конформаций, причем четыре из них, самые предпочтительные (L/общ = 0-1,3 ккал/моль), имеют идентичное конформационное состояние на участке ys - ys , отвечающее глобальной структуре свободного гексапептида. В самых выгодных конформациях линейного октапептида ys - ys участок ys - ys представляет собой жесткую нуклеацию, а ys - ys - лабильную часть. В нуклеации расстояние между атомами S боковых цепей ys и ys составляет -3,6 A. Образование между ними валентной связи S-S, т.е. сближение до 2,04 A, сопровождается незначительным изменением геометрии, которое не приводит к нарушению стабилизирующих невалентных взаимодействий, сложившихся в оптимальной конформации линейной последовательности ys - ys . В то же время создание S-S-связи между ys и ys , как и между ys и ys стерически невозможно. Таким образом, конформационный анализ фрагментов Met -Thr, ys -Lys и ys - ys сократил количество возможных у инсектотоксина систем дисульфидных связей со 105 до следующих шести (приведены номера остатков ys) (см. рис. III. 20) [c.319]

Аналогичная ситуация имела место во всех случаях, кроме одного при образовании дисульфидной связи между остатками ys и ys . Единственным исключением явилась конформация гексадекапептида с энергией i/общ = 2,0 ккал/моль. Ее циклизация приводит к такой бициклической структуре (S(20)-S(33) S(25)-S(3d), абсолютная энергия которой (-103,5 ккал/моль) близка энергии исходной конформации (-105,2 ккал/моль). Из сравнения межостаточных взаимодействий и геометрии остатков в би- и моноциклической конформациях Ala - ys 3 следует, что, во-первых, образование второго S-S-мостика не нарушило стабилизирующих контактов предшествующей конформации и, во-вторых, отклонения двугранных углов основной цепи коснулись лишь С-концевого наиболее лабильного трипептидного участка ys - ys . На этом участке локализуются и становятся низкоэнергетическими все изменения пептидной цепи, которые неизбежны при сближении атомов S на валентное расстояние. И, наконец, образование связи S(33)-S(20), как и S(26)-S(3i), произошло по строго детерминированному механизму, в основе которого лежат конформационные аспекты. [c.320]

При оценке значимости совпадения вычисленных и опытных значений двугранных углов нужно иметь в виду то обстоятельство, что по ряду причин они не являются удовлетворительными количественными характеристиками пространственного строения белка, найденного теоретическими экспериментальным путем. Их величины зависят от длин связей и валентных углов молекулы, которые в двух случаях не могли быть идентичны. Так, полученные Дж. Дайзенхофером и У. Стайгеманом [10] при уточнении кристаллической структуры БПТИ по методу Даймонда [13] величины валентных углов С(МС С ) обнаруживают существенный разброс (95-124°), который не может отвечать реальной ситуации. Приведение углов х(ЫС С ) к действительно наблюдаемым у пептидов значениям (интервал 106-114°) неминуемо повлечет изменение найденных в работе [Ю] двугранных углов ф, у. оо основной цепи и Х боковых цепей. В нашем расчете была выбрана иная валентная геометрия белковой цепи, основанная на параметрах Полинга для длин связей [14] и усредненных значениях валентных углов пептидной группы [15]. Другая причина неполной корректности сопоставления структур по двугранным углам связана с точностью их расчета. Небольшие ошибки в значениях отдельных двугранных углов, особенно основной цепи, могут привести к значительному изменению всей структуры. Поскольку в расчете они неизбежны, на первый взгляд представляется даже бесперспективным теоретический кон-формационньп анализ белков. На самом деле такое опасение оказалось сильно преувеличенным. Вследствие высокой конформационной чувствительности потенциальной энергии, уникальности трехмерной структуры белка и большой гибкости пептидной цепи на ряде участков аминокислотной последовательности двугранные углы не являются независимыми друг от друга и отклонения расчетных значений одних углов от их истинных величин в той или иной степени компенсируются отклонениями других. Поэтому допускаемые в определении углов погрешности радикальным образом не сказываются на окончательном результате. Однако при сопоставлении их опытных и теоретических значений трудно оценить, насколько серьезно наблюдаемое численное расхождение между ними. [c.464]

Первая попытка воспроизвести свертывание белковой цепи с помощью упрощенной модели аминокислотной последовательности была предпринята в 1975 г. М. Левиттом и А. Уоршелом [29, 30]. Авторы представили белковую цепь в виде последовательности, в которой каждый остаток аппроксимирован двумя центрами атомом С и боковой цепью в виде сферы с радиусом, равным среднему радиусу вращения соответствующей атомной группы. Предполагалось, что взаимодействия возможны только между сферами боковых цепей, а атомы С определяют лишь контур пептидного остова. В такой бусиничной с шаровыми подвесками модели остаток имеет только одну степень свободы - торсионный угол вращения относительно виртуальной связи, соединяющей два соседних атома С (а ). Со столь упрощенным описанием геометрии белковой цепи соизмерим и учет внутримолекулярных невалентных взаимодействий. При расчете энергии предполагалось, что белковая цепь состоит не из 20 различных аминокислотных остатков, а всего только из трех Ala, Gly и Pro. Потенциалы вращения вокруг виртуальных связей С -С были получены путем усреднения энергии по всем конфигурациям дипептидов Ala-Ala, Ala-Gly, Ala-Pro. Gly-Gly, Gly-Ala и Pro-Ala, предполагая их зависимость исключительно от природы второй аминокислоты. Для остатков Asp и Asn использован потенциал, найденный для Gly, а для других остатков, кроме Pro, - потенциал Ala. Выбор одинаковых потенциалов для Asp, Asn и Gly обоснован тем обстоятельством, что эти остатки часто встречаются в (3-изгибах основной цепи. Таков же уровень обоснования других приближений. [c.484]

Результаты решения прямой структурной задачи приведены в табл. IV.23 [376, 377]. В нее включены девять конформаций различных шейпов пептидного скелета гормона с относительной энергией в интервале 0-10,0 ккал/моль. Для каждой структуры в таблице указаны энергетические составляющие ван-дер-ваальсовых взаимодействий и водородных связей (t/ ii), электростатических взаимодействий Uи заторможенного вращения (t/торс)- Первые две составляющие конформационной энергии приведены отдельно для внутриостаточных, т.е. ближних, и межостаточных - средних взаимодействий. В предпочтительных конформациях 5-пептида геометрия каждого остатка отвечает одному из низкоэнергетических состояний соответствующего свободного монопептида. По этой причине в ряду приведенных структур незначительны по величине и сравнительно постоянны торсионные составляющие Также консервативны величины [c.559]

Метод теоретического анализа использован для расчета пространственного строения природных пептидных антибиотиков, гормонов и их синтетических аналогов, содержащих от 5 до 30 аминокислотных остатков. На основе сопоставления теоретических и опытных данных изучены конформационные возможности олигопептидов. Для апробации физической теории структурной организации пептидов и метода расчета их конформационных возможностей использованы три способа. Первый из них связан с прямым сравнением теоретических и опытных значений геометрических параметров молекул. Во всех случаях, где такое сопоставление оказалось возможным, наблюдалось хорошее количественное согласие результатов теории и опыта. Второй способ имеет вероятностный характер и не требует для оценки достоверности результатов расчета знания экспериментальных фактов. Он основан на выборе для теоретического исследования объектов, расчет которых содержит внутренний, автономный контроль. Такими объектами могут служить пептиды, содержащие остатки цистеина, далеко расположенные друг от друга в цепи и образующие между собой дисульфидные связи. Априорное исследование ряда цистеинсодержащих пептидов, аминокислотные последовательности которых включали от 18 до 36 остатков, автоматически привело к выяснению пространственной сближенности остатков ys, отвечающей правильной системе дисульфидных связей. Наконец, третий способ проверки заключался в сопоставлении данных конформационного анализа белковых фрагментов с геометрией соответствующих участков трехмерной структуры белка, установленной с помощью рентгеноструктурного анализа. И здесь были подтверждены достоверность и высокая точность результатов априорного расчета (см. гл. 8-13). [c.588]

В табл. 4 приведены различные реакционноспособные боковые цепи аминокислот. В пролине такими группами являются иминогруппа и карбоксильная группа. Пролин (а также оксипролин) представляет собой исключение в ряду аминокислот в том отношении, что он не содержит в пептидной цепи группы —NH—, способной образовывать водородную связь. Геометрия замкнутого пирролидинового кольца позволяет предположить, что пространственная структура белковой цепи не является непрерывной [93, 203]. Метод химического воздействия на пролиновые остатки, если его удастся разработать, будет иметь большое значение для исследования белков. [c.215]

Смотреть страницы где упоминается термин Геометрия пептидной связи: [c.68] [c.18] [c.101] [c.326] [c.333] [c.421] [c.35] [c.35] [c.326] [c.333] [c.421] [c.188] [c.302] [c.145] [c.179] [c.286] [c.314] [c.316] [c.384] [c.388] [c.470]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология