Conference publications

Abstracts

XIV conference

ОЦЕНКА РОЛИ АСПАРТАТНЫХ И ГЛУТАМАТНЫХ АМИНОКИСЛОТНЫХ ОСТАТКОВ В СПИРАЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ МОДЕЛЬНЫХ И НАТИВНЫХ ОЛИГОПЕПТИДОВ

Kondratiev M.S., Kabanov A.V., Komarov V.M.

Institute of Cell Biophysics RAS, Russia, 142290, Moscow region, Puschchino, Institutskaya street, building 3, lab 166

Изучение влияния состава аминокислотной последовательности на образование того или иного типа вторичной структуры белка является одной из актуальнейших тем как в классической протеомике, так и в разных задачах современной биоинженерии.

Согласно распространенной гипотезе сворачивания полипептидной цепи, так называемой «каркасной модели», считается, что для ранней стадии фолдинга белка существенно наличие в структуре зародышевых форм типа «альфа-спиралей» или «бета-шпилек». Однако, вопрос о том, каким образом на том или ином месте полипептидной цепи формируются такие участки, остается далеко неясным, как остается неясным и собственно сам механизм дальнейшей регуляризации вторичной структуры аминокислотной последовательности.

Цель данной работы заключается в том, чтобы на основе молекулярно-динамических и квантово-химических расчетов дать обоснование возможности организации спиральной формы коротких олигопептидов через включение в качестве затравочных центров двух типов аминокислот - аспартата (Asp) и глутамата (Glu).

Для решения поставленной задачи был использован метод молекулярной механики в варианте силовых полей AMBER99 и CHARMM27 и полуэмпирический квантово-химический подход на основе РМ3 приближения. Была детально проанализирована структура и свойства модельных глициновых, аланиновых, валиновых и фенилаланиновых олигопептидов (DGGGGGGG, DAAAAAAA, DVVVVVVV, DFFFFFFF, EGGGGGGG, EAAAAAAA, EVVVVVVV, EFFFFFFF), а также спиральных последовательностей нативных белков: лизоцима (PDB-код 107L, остатки 1-13) и парвальбумина (PDB-код 4CPV, остатки 59-70), содержащих в своем составе остатки аспирагиновой и глутаминовой кислот, причем как в нейтральной, так и в заряженной формах.

Показано, что появление в начале аминокислотной последовательности аспартата или глутамата, структура остова которых, из-за внутримолекулярной водородной связи исходно напоминает форму витка «α-спирали», весьма эффективно способствует спирализации всей олигопептидной цепи. Проанализирована зависимость этого эффекта от положения Asp и Glu в последовательности. Дана оценка энергетики отдельных этапов процесса спирализации с учетом как энтальпийных, так и энтропийных вкладов.