А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Конформаційна карта

Конформаційна карта рис. 13 показує, що енергії форм R - л В приблизно рівні а облік електростатичних взаємодій міг би привести до зниження енергії форми В. Важливо відзначити, що не тільки електростатичні взаємодії, але і свобода рухів бічних радикалів впливає на відносну стабільність різних конформацій. Дійсно, вільна енергія дипептида або ділянки поліпептидного ланцюга, що містить бічний радикал, визначається як ентальпії Я, на якій ми досі зосереджували нашу увагу, так і ентропійних фактором TS (F H - - TS), причому, з точністю до постійної конфігураційна ентропія S RlnZ, де Z - статистична сума, R - газова постійна. Велика свобода рухів сережку відповідає більшій ентропії, а, отже, виграшу вільної енергії.

Конформаційна карта метил. | Конформаційна карта аланіновую дипептида. Показані дозволені (жирні лінії і частково дозволені (пунктир області а також енергетичні контури, розраховані з атом - атом-потенціалами роботи. Розглянемо конформаційну карту аланіновую діпеп-Тіда.

Конформаційна карта метиламід М - ацетил -. - аланіну. Розглянемо конформаційну карту метиламід М - ацетил - /- ала-нина. На рис. 8.4 показані нормальні і екстремальні кордону Рамачандран і контури потенційної енергії, проведені через 1 ккал /моль. Екстремальні кордону близькі до контуру 3 ккал спіралі повинна в значній мірі визначатися міжмолекулярними взаємодіями в многотяжевом комплексі. В результаті було виявлено, що ліва двухтяжевая спіраль вигідніше правої на 0 5 ккал /моль на залишок, а права і ліва потрійні спіралі ізоенергетічни, правда права спіраль зручніше для структурування молекул води. У той же час потрійна спіраль на 1 6 ккал /моль на залишок повинна бути вигідніше лівої подвійної спіралі.

Таким чином, конформационная карта метиламід М - ацетил-аланіну чудово пояснює розподіл точок (пор, i)) в глобулярних білках. Однак конформаційний аналіз таких малих фрагментів, як дипептиди, корисний для пояснення конформації пептидних ланок в білках, але явно недостатній для їх передбачення. Тепер ми звернемо увагу на ті міркування і конформаційні розрахунки, які можуть бути покладені в основу прогнозів.

Конформаційна карта поліізобутилену, отримана мінімізацією енергії по валентним кутах головною ланцюга. Звичайно, розрахунок конформационной карти з оптимізацією по валентним кутах менш ефективний і обходиться значно дорожче, ніж глобальний пошук методом ярів.

На рис. 5 приведена конформационная карта гліцинового-дипептида[19], Побудована на підставі даних табл. 2 з використанням параметрів Полінга - Корі. Точки, що відповідають гліціновие залишкам в поліпептидах і білках, як ми бачимо, добре лягають в ці області. Однак кілька точок в області фа90 г) 180 випадають з допустимих меж, що свідчить про можливу деформації валентних кутів. Дійсно, якщо припустити, що валентні кути можуть до деякої міри деформуватися, то ця область стане дозволеної.

На рис. 7.9 приведена конформационная карта Ub (враховано 5 мономірних одиниць) полівініліденфториду, побудована В. Г. Дашевський і І. О. Муртазін[30, с. На ней имеются три неэквивалентных по симметрии минимума.
Разрешенные области конформационной карты для метиламидов различных М - ацетиламинокислот. На рис. 8.7 приведена конформационная карта метиламида М - ацетил - /- валина, рассчитанная с потенциалами Дашевского без учета электростатической составляющей. В примерно равны, а учет электростатических взаимодействий мог бы привести к понижению энергии формы В.
На рис. 8.2 приведена конформационная карта метиламида N-ацетилглицина, построенная с использованием допустимых межатомных контактов Рамачандрана ( см. стр.
Конформационная карта, метиламида N-ацетилглицина, рассчитанная с использованием критерия допустимых контактов.| Конформационная карта метиламида N-ацетилглицина. Учтены невалентные взаимодействия и.
На рис. 8.3 приведена конформационная карта метиламида N-ацетилглицина[47], Розрахована з використанням атом-атом потенціалів. При побудові цієї карти замість параметрів Полін-га - Корі були використані валентні кути, знайдені мінімізацією потенційних функцій з незалежних гео метричних параметрах.

Конформаційна карта фрагмента аланілаланіна (з урахуванням всіх міжатомних взаємодій. На рис. 814 наведена конформационная карта діпептідного фрагмента при R К - СН3 побудована з потенціалами Дашевського без урахування електростатичних взаємодій і водневих зв'язків. Конформаційна карта молекули СН3 - - СОМНСН (СНЗ - CON (CH3 - СН3. Нарешті для молекули Ш конформационная карта виходить з досить хорошим наближенням накладенням двох попередніх карт і звичайно, більше нагадує другу з них. Оптимальною конформацией є у, що відповідає лівій потрійної спіралі.

У той же час на конформационной карті (ф, ty) целлобіози є ще два мінімуму повної енергії, які на кілька десятих часток ккал /моль нижче вказаного мінімуму. Отже, метод PCILO в даному випадку не дає достатньо надійного передбачення структури. Втім, обговорення можливостей та недоліків методу PCILO поки має сенс відкласти на майбутнє, сподіваючись на більш детальні дослідження.

З чим порівнювати розраховані по конформаційним картками значення (№ /п12) х, що характеризують гнучкість полімерів. Однак, якщо підібрати певний розчинник і відповідну температуру (Е - точка Флорі[103]), То два ефекту - вплив розчинника і ефект виключеного об'єму - взаємно знищаться, і тоді розраховане характеристичне відношення можна буде порівнювати з експериментальним.

Конформаційні карти метиламід М - ацетил - /. - Аланіну з нанесеними на них точками, відповідними кутах ф і про в ніс піральних. Таким чином, розподіл точок на конформаційних картах чудово пояснюється.

На рис. 28 як приклад приведена конформационная карта трипептида Ала-Ала.

Конформаційна карта (Ф4 Р5 P-D - рибози при оптимізованих валентних кутах. Зауважимо, що форми рибози, розташовані по дну яру конформационной карти (Ф4 Р5), істотно неплоскі: як показує розрахунок, один з атомів вуглецю (Са - або Q -) виходить з середньої площині інших чотирьох атомів на 0 4 - 0 6 А .

Таким чином, якщо пептидний зв'язок володіє помітною гнучкістю, то конформационная карта, побудована при фіксованих параметрах зв'язку з цим (рис. 2.5), може виявитися неточною в тих областях, які відповідають слабким стеріческім ускладнень, як, наприклад, в областях, дозволених тільки для Gly, оскільки їх можна усунути невеликими відхиленнями валентних і торсіонних кутів, а також довжин зв'язків. Цим пояснюються ті 5% випадків на рис. 2.4 в яких значення ф, гр потрапляють в області заборонені згідно моделі жорстких сфер, через сте-рического взаємодії з Ср-атомом.

Важливі прогнози були зроблені також для поліаланіна і поліпроліна, хоча на конформационной мапі першого присутні два зайвих мінімуму. Незважаючи на ці похибки, які в подальшому вдалося усунути іншим авторам з відповідними потенційними функціями, розрахунки Лікворі показали, що спіральні конформації поліпептидів стабілізуються, в першу чергу, невалентних взаємодіями, а водневі зв'язку, що є як би застосуванням до них, додатково стабілізують структуру, майже не змінюючи положення мінімуму.

Рис і Скерретт[95], Провівши більш детальний аналіз, уточнили межі дозволених і заборонених областей і знайшли, що 96% конформационной карти (ф, г)) целлобіози відповідає дуже коротким контактам.

Насправді і в діпептідних фрагментах є цей мінімум, проте йому відповідає вельми велика енергія, і тому він зазвичай не зображується на конформаційних картах.

Рібозофосфатная ница в конформацпонних метрах Е, і з. Індійські автори[28]досліджували методом атом-атом потенціалів конформаций дннуклеозідфосфата, що представляє собою два нуклеозидних залишку, з'єднані фосфорноефірнимі зв'язками. Конформаційна карта (ф, г з), згідно їх розрахунку, має сім порівнянних по глибині мінімумів, причому вибір глобального мінімуму практично повністю визначається параметризацією - вибором парціальних зарядів, постійної до і іманентних потенціалів зв'язків Р - О.

Будова пероксиду куміла в кристалі. | Карта конформационной енергії молекули пероксиду куміла ( інтервал між ізолініями 10 кДж /моль. Можливі конформації вільної молекули пероксиду куміла були оцінені і менш трудомістким методом атом-атомних потенціалів. З отриманої конформационной карти (рис. 214) видно, що вільне обертання навколо зв'язку О-О неможливо по стеріческім причин.

Конформаційна карта н-пентану. В н-пентанов СН3 - СН2 - СН2 - СН2 - СН3 є вже більше рівноважних форм. Тоді має сенс побудувати конформаційну карту (ф2 ф3) і вказати на ній лінії однакових значень енергії - еквівалентні-потенціал.

Конформаційна карта полі-1 - аланіну. Її слід розглядати як всю карту, причому ймовірність перебування ланки в якій-небудь її точці визначається больцманівського фактором з відносною енергією, що відповідає обраному набору кутів. Реально слід враховувати лише ті області конформационной карти, для яких відносна енергія не перевищує 5 ккал; дозволені конформащіі знаходяться у верхній лівій частині карти. Обговорювані конформаощонние розрахунки правильно передбачили напрямок обертання площини поляризації активних оптичних переходів[139]і як буде показано нижче (див. розд.

В одному з наближень[131-136]конформації вважаються повністю дозволеними при відсутності незв'язаних взаємодій між двома атомами на відстанях, менших суми їх вандерваальсова радіусів. Цей результат представлений на рис. 344 у вигляді так званої конформационной карти, яка б показала [132, 136], Які комбінації величин ф і р задовольняють зазначеним вище умовам.

Основні риси конформаційних карт дипептидов, безсумнівно, повинні зберігатися в поліпептидах; різниця полягає лише в тому, що завдяки взаємодії пептидних одиниць, що знаходяться в сусідніх витках спіралі дозволені області дещо зменшуються, а енергетичні контури звужуються. Як і в разі дипептидов, закономірності що спостерігаються на конформаційних картах поліаланіна, є загальними для всіх амінокислотних залишків, що містять атом НГ.

Ізоенергетичних контури конформаційних карт Пюлль-мана дуже близькі до контурів, знайденим емпіричними методами. Однак в емпіричних розрахунках, за рідкісними винятками, потенціали водневих зв'язків не враховувалися; замість цього на конформаційних картах вказувалися області (пор, т з), що задовольняють умові утворення водневих зв'язків. Метод PCILO автоматично включає в розрахунок енергії водневих зв'язків. Правда, для того щоб отримати конформаций, що відповідають мінімумам енергії, недостатньо будувати конформаційні карти при фіксованих положеннях гідроксильних груп, бо тоді рідко вдається натрапити на водневі зв'язку. Тому необхідна мінімізація потенційної функції (в даному випадку повної енергії) по всіх внутрішніх параметрах і в першу чергу по кутах х, що описує орієнтацію гідроксильних груп.

Конформацпя пятичленного циклу з жорсткими валентними зв'язками, очевидно, може бути повністю описана чотирма (2п - 6) незалежними параметрами. Вибравши в якості цих параметрів кути обертання навколо зв'язків С - О (Ф4 і Р5) і два валентних утла, автори побудували конформаційну карту (Ф4 фб) кал дая точка якої відповідає мінімуму енергії по несуттєвим параметрам - валентним кутах.

Взагалі кажучи, хотілося б, щоб енергії цих двох конформацій з урахуванням всіх взаємодій були приблизно рівні або щоб форма R була більш стабільна. У цьому випадку їх вільні енергії були б близькими (треба взяти до уваги, що ентропія форми В дещо більше - більше її площа на конформационной карті) і тоді а-спіралі і - структури могли б однаково часто зустрічатися в поліпептидах і білках, що і відбувається насправді. Все це було б так, якби енергії внутрішньомолекулярних водневих зв'язків між залишками 1 - 4 а-спіралей були рівні енергії водневих зв'язків, характерних для р-структур. На жаль, про відносну стабільність цих водневих зв'язків відомо дуже мало, і тому взагалі питання про відносну стабільність різних конформацій навряд чи може бути вирішене у всіх випадках однозначно. З цієї причини не легко виправдати або відкинути той чи інший вибір параметризації для електростатичних взаємодій і зокрема, вибір значення ефективної діелектричної проникності середовища.

Як пов'язані ті закономірності які ми розглядали з просторовою структурою глобулярних білків. Як ми вже відзначали, Брант і Шиммель[91], Рамачандран і Саси-секхаран[19], А також Шерага[20]розглядали розподіл точок, відповідних кутах р і ty в цих білках, на конформаційних картах дипептидов. Очевидно, спіральні ділянки білків не представляють інтересу (так само як і області - структури в лізоциму), їх кути ф і - ф знаходяться поблизу мінімумів конформационной карти і тому ми наводимо на рис. 26 тільки точки, які стосуються неспіральним ділянкам.

Гліцин залишає пептидний ланцюг симетричною, і як для полімерів з симетричними R (див. Гл. Аланії - найпростіша амінокислота, що вже має атом О3 і цей атом вуглецю в радикала R єдиний. Конформаційна карта аланина не повинна мати елементів симетрії, а конформационная свобода відповідного дипептида завдяки введенню групи СН3 замість водню істотно обмежена в порівнянні з гліціновие аналогом. Конформаційна свобода зменшується зі збільшенням обсягу групи R і ймовірно, повинна бути меншою для масивного радикала вали-на. Інші звичайні амінокислоти в цьому сенсі займають проміжне положення, нагадуючи швидше аланин, і тільки з-лейцин є аналогом валина.

Велика частина центру приєднання субстрату не має регулярної вторинної структури. За винятком декількох сегментів в р-формі і декількох залишків на початку однієї з спіральних частин (255 - 256), переважна більшість залишків знаходяться в невпорядкованих ділянках. Конформаційна карта залишків активного центру підтверджує те, що тільки незначна їх частина має значення ф і т з, близькі до спостережуваних в а-спіральної структурі.

H можлива лише одна конформація: з закритої розташуванням зв'язку С - Н ізопропільний групи і зв'язку Cj - N кільця. На малюнку відтворено конформационная карта для діізопропіл-похідного, з якої видно, що тут можливі дві конформації для групи в третьому положенні причому перехід між ними досить важкий. Дійсно, спектри ПМР вказують на єдину конформацию в разі іеопропіл-трет. Введення заступника у п'яту положення змінює як топографію кон-формаційної карти, так і відносну стабільність конформеров групи в третьому положенні Фічем відбувається цікаве явище - передача стер-чеського впливу: група в п'ятому положенні впливає на групу в третьому положенні не прямо, а через групу в четвертому положенні. Такал ситуація призводить до того, що в разі наявності ефекту шестерень конформаційні зміни не завжди можна передбачити на основі простого розгляду стеріческіх факторів.

Як пов'язані ті закономірності які ми розглядали з просторовою структурою глобулярних білків. Як ми вже відзначали, Брант і Шиммель[91], Рамачандран і Саси-секхаран[19], А також Шерага[20]розглядали розподіл точок, відповідних кутах р і ty в цих білках, на конформаційних картах дипептидов. Очевидно, спіральні ділянки білків не представляють інтересу (так само як і області - структури в лізоциму), їх кути ф і - ф знаходяться поблизу мінімумів конформационной карти і тому ми наводимо на рис. 26 тільки точки, які стосуються неспіральним ділянкам.