Архив публикаций

Тезисы

XIII-ая конференция

Сравнительный конформационный анализ вращательных изомерных форм свободных метиламидов N-ацетил-альфа-L-аминокислот

Кондратьев М.С., Самченко А.А., Кабанов А.В., Комаров В.М.

Россия, 142290, Пущино, ул.Институтская, д.3, комн.166

Предсказание пространственной структуры молекулы белка по ее аминокислотной последовательности – задача, которая на протяжении более, чем пятидесяти лет интригует специалистов, работающих в разных областях биофизики и молекулярной биологии. Для успешного описания процесса самосборки белка представляется чрезвычайно важным установление взаимосвязи между свойствами вторичной структуры макромолекулы и конформационными «возможностями» составляющих ее аминокислотных остатков.

Простейшими моделями конформационного поведения аминокислотного остатка в составе полипептидной цепи являются метиламиды N-ацетил-альфа-L-аминокислот. Считается, что строгий теоретический конформационный анализ таких изолированных молекул в принципе позволяет выявить весь набор присущих им пространственных форм и определить порядок их расположения в энергетической шкале согласно внутримолекулярным взаимодействиям.

В данной работе с использованием современных методов компьютерной химии (метода молекулярной механики; хорошо зарекомендовавшей себя ab initio МР2/6-31G** и полуэмпирической РМ3 квантово-химической техники расчета) детально проанализированы профили поверхности потенциальной энергии основных вращательных изомеров монопептидов 20 L-аминокислот. Выделены некоторые общие закономерности в свойствах их низкоэнергетических конформаций.

Показано, что у основных конформеров одиночных монопептидов, несмотря на различную химическую природу боковых групп, а также различия в их структурных, термодинамических и спектральных характеристиках, выделяются только два типа топологий химических связей при C-альфа атоме. Для одних конформеров во фрагментеN-C-C=O наблюдается преимущественно цис-форма ориентации С=О и C-N связей, которая свойственна также для конформеров глобального минимума поверхности потенциальной энергии нейтральных аминокислот. Такая топология данного фрагмента чаще всего встречается в неупорядоченных участках белковых молекул. Другая группа конформеров метиламидов N-ацетил-альфа-L-аминокислот характеризуется геометрией, соответствующей транс-ориентации С=О и C-N связей. Такого типа конформация отвечает второму минимуму потенциальной энергии вращательных изомеров нейтральных аминокислот. Эта топология аминокислотного остатка больше характерна уже для альфа-спиральных участков полипептидных цепей глобулярных белков.

Обсуждается влияние природы боковой группы аминокислотного остатка, а также роль образования внутримолекулярных водородных связей на формирование отличительных спектральных и термодинамических характеристик предпочтительных конформаций монопептидов.