СВОРАЧИВАНИЕ ПЕПТИДНЫХ ЦЕПЕЙ ПРИ ОБРАЗОВАНИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ СТРУКТУР МОЛЕКУЛ БЕЛКОВ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ КОДОМ КОРНЕЙ КОДОНОВ АМИНОКИСЛОТ

Читать онлайн: 
Текст статьи: 

БИ ООР ГАНИЧ Е С КАЯ ХИМИЯ
Т ом 18 * № 6 * 1992
УДК 576.8:577.21
© 1092 г. / ’• II. Чипенс
Институт органического синтеза Латвийской академии наук. Рига
На основе анализа обширной пазы данных первичных структур белком показано,
что структура ближайших по последовательности пар аминокислот, частоты не тре •
пас мости которых имеют максимальные положительные отклонения от среднестатистических,
в большинстве случаев соответствует коду корней кодонов аминокислот.
Наиболее ярко это проявляется Для аминокислотных пар в положениях п и и ' о но-
липептидных цепей. Основной вклад при сворачивании пептидных цепей вносят а минокислоты
семейства A/U,
Специфическую биологическую активность молекул белков одиознач-
но определяет их уникальная пространственная структура. В молекула*
ДНК закодирована лишь линейная аминокислотная последовательности
полинептидных цепей. Составлением полного словаря кодонов и соответствующих
им аминокислот была решена первая часть проблемы генети
ческого кода, но нерешенной осталась вторая — каким путем первична;«
структура полипептидной цепи определяет образование трехмерной струк*
туры белка [ I}. В настоящее время наука еще не в состоянии дать ис.чер
лыпающий ответ на этот вопрос (см. обзор [2] и цитированную в зiем ли
тературу). Принципиально новый подход в решении второй части проблемы
генетического кода был дан в работах [3, 4). Предложенный подход
предусматривает существование специфического кода взаимодействия
аминокислот и «антиаминокислот» в соответствии с алгоритмом а-и-п «
(аминокислота — кодон — антикодон — антиаминокислота) [5].
Исследование скрытой симметрии генетического кода [5] и эволюции
структур семейств аминокислот [6, 7] привело к выявлению другого, tío
лее вырожденного универсального кода, определяющего первичное струи:
турообразование пептидных цепей в водном окружении |8]. Этот код был
назван кодом корней (вторых оснований) кодонов аминокислот (далее
код к-к). От линейного кода аминокислота — антиаминокислота (кода а),
определяющего взаимодействие сен с- и антисенс-пептидов, код к-к отлн
чается значительно более выраженной вырождеяностыо (код а-à охватывает
лишь около 30% взаимодействующих пар аминокислот, предусмотренных
кодом к-к) и применим для исследования взаимодействия пептид-
пых цепей, закодированных некомплементарньши цепями ДНК. Согласно
коду к-к, взаимодействуют аминокислоты, имеющие комплементарные
корни (вторые основания) кодонов А/U и G/С 181. В настоящей работе
с использованием данных: анализа первичных структур белков [О, 10J
показано, что специфическое взаимодействие аминокислотных остатки«
при сворачивании полипептидной цени в процессе самосборки молекул
белков определяется кодом к-к.
В некотором приближении процесс сворачивания полипептидной цент*
при образовании белковой структуры можно сопоставить с непрерывной
цепью реакций лиганд-рецепторного взаимодействия. N-Концевой фрагмент
растущей на рибосоме пептидной цепи (длиной 5 — 7 аминокислотных
остатков) можно рассматривать как лиганд, который, изгибаясь назад,
ищет в пептидной цепи себе комплементарный рецепторный участок
it ассоциирует с ним. Образованную структуру в свою очередь можно рассматривать
как новый лиганд, который взаимодействует со следующим
комплементарным участком на растущей пептидной цепи и т. д. Предполагается,
что при таком процессе самосборки белка происходит непрерывное
образование и перегруппировка промежуточных «лиганд-рецепторных»
комплексов [4].
Не любая, например, случайным образом подобранная аминокислотная
последовательность приводит к образованию компактно)! пространственной
структуры. Первичные структуры природных белков являются
продуктами длительного процесса эволюции. Результаты исследований
прежних лет свидетельствуют, что частоты появления разных парных
комбинаций аминокислот — ближайших соседей в пептидных цепях — не
случайны и что первичные структуры белков в процессе эволюции проходят
обучение [9, 10].
Б работе [9] приведены результаты анализа первичных структур
4012 разных белков, содержащих 1 062 149 аминокислотных остатков.
Для 20X20 пар природных аминокислот были рассчитаны частоты встречаемости
для положений 1 — 1 (соседние аминокислоты) 1 — 2, 1 — 3 . . .
1 —30. Анализ полученных результатов показал [9, 10], что уникальность
первичных структур белков определяет специфичность близких парных
не ковалентных взаимодействий аминокислот. Эти взаимодействия становятся
случайными (равновероятными) лишь начиная с пары 1 — 10, т. е.
с 10-го соседнего положения. Таким образом, в белках по всей длине по-
липеитидных цепей существует определенная селекция аминокислотной
последовательности нонапептидных фрагментов. Это хорошо согласуется
с моделью самосборки молекул белков типа лиганд-рецептор. Средняя
длина природных пептидных лигандов (семейств брадикинина, тахики-
нинов, нейромединов, нейротензинов, неирогипофизарных гормонов и т. п.),
а также фрагментов, формирующих активные центры более длинных
пептидных объектов, близка к этой величине. По-видимому, 9 аминокислот
— это оптимальная длина фрагмента цепи, необходимая для обеспечения
достаточно надежной (селективной) передачи информации при осуществлении
различных биологических функций, в том числе и самосборки
молекул белков. Сходство аминокислот, выраженное в предпочтении к
определенным парным сочетаниям с ближайшими по цепи соседями в
первичных структурах белков, в работе [10] определяется термином
«neighbourhood selectivity» (далее сокращенно NS). Поскольку величина
NS отражает нековалентные взаимодействия аминокислот [9, 10], в этом
феномене должно проявляться действие кода корней кодонов аминокислот
[8].
Согласно коду к-к [8], парные контакты образуют боковые радикалы
аминокислот, корни кодонов которых комплементарны согласно структуре
двуцепочечной ДНК или ДНК-РНК-взаимодействий, т. е. A/T(U) и
G/С. Исходя из существующих типов корней: кодонов, природные аминокислоты
можно разделить на 4 группы: G, А, С и U [5]. Аминокислоты
одной группы, характеризующиеся одинаковыми корнями, потенциально
•жвифункциональпы и могут заменять друг друга в реакциях первичного
с-тру ктурообразования белков. Таким образом, если код к-к определяет
образование специфических пространственных структур белков, то аминокислоты
внутри групп G, А, С и U должны иметь одинаковую или
близкую величину NS. Для проверки этого положения удобно использовать
представления об изоморфных заменах аминокислот 110] и оценки
7 58
К о р р ел яц и он ны е к о эф фи циенты N 8 (чи сл ен ны е зн ач ен и я ука заны после символа аминокислоты), отражающие сходство природных аминокислот*
(стандартное отклонение 4) [10]
Таблица 1
1 в Е /3 4 N/32 Т/11 Н /1 0 К /1 0 0/8 в /8 в /7 А/3 К/2 р /1 М/-16 С /-2 0 W/-20 У /-2 2 Р /-3 1 У /-3 2 1/-32 Ь /-4 0
2 Е 0 /3 7 0 /3 4 К /2 4 N/13 А/12 Я/11 С / - 5 Р / - 7 Н /- 8 Э/-10 ш - ю Т /-1 2 М/-17 С /-1 8 У/-20 У /-2 8 1/-36 Р /-4 0 Ь /-4 0
3 К 0 /2 6 Е/24 Е/2 4 N /1 7 0/10 А /2 Р /- 2 Н /- 4 Т/-8 5/ -10 W/-10 0/-11 У/-1 4 С /-1 4 1/-17 М/-19 У /-2 1 Р /-2 6 Ь /-3 3
4 N ТУ/32 К /1 7 Е/1 3 0/12 Т/12 Е/11 й /Ю Н /8 Р /8 5/1 W-6 С /-7 А /-1 2 М/-12 У /-1 3 т/ - г г У /-3 0 1/-32 Ь /-3 5
5 0 Е/37 К/2 6 й /2 6 N /1 2 0/8 А/О Р /О w / - з Н /-4 Б /-7 С/-8 С/-10 Т/-10 М/-12 У/-12 1/-20 Т/ -22 У /-2 3 Ь /-2 6
6 Н У/12 ГУ/10 N /8 С/3 1/3 Б!/6 Р / - 2 в / 'З К /- 4 0 / - 4 \¥/-6 Т /-7 Е / - 8 М/-8 С /-8 и - 9 А / - 10 У/-10 Р/-10
7 У 1/29 Т/24 V /! 7 Ь/1 6 Н /1 2 М/8 \У/6 С/5 к/о Т / - 2 Р /- 9 N /-1 3 й / - 16 А/-18 О /— 8 К /-2 1 0/-22 0 / - 2 3 Е /-2 8
8 Р Ь/3 6 1/32 У/24 М/20 У/16 С/11 \Н/8 Т /4 5 /0 Р /-2 А/-8 Н /-10 К/-11 Б /-11 а - \ 2 0/-22 N/-23 К /-2 6 Е /-4 0
9 Ь 1/46 Р /3 6 У/26 М /2 4 У/16 С/15 ■*78 А/-6 Н /-9 Б/-11 Т /-1 1 0 / - 1 6 Р /-1 6 К /-2 4 <У-26 К /-3 3 N /-3 5 Б /- 4 0 Е /-4 0
10 I У/46 Ь /4 6 Р/3 2 У/29 М/18 \У/13 С/12 Н/3 Т /-5 А/-17 Б /— 3 7 К /-1 7 Р /-1 8 0/-20 С /-21 К /-2 5 N /-3 2 Е /-3 6 0 / - 3 9
И М Ь/24 Р /2 0 1/18 \У/12 У/10 У/8 С /2 К/О А /-2 Т/-8 Н /-8 Э/—10 Р /-10 С/ -1 0 0/-12 N/-12 0 / - 1 6 Е /-1 7 К /-1 9
12 V 1/46 Ь /2 6 У/17 Р/1 6 У//14 М /1 0 С/8 Т /-4 Н/-10 А / - 12 0/-12 Б/'Н К / - 14 Б / - 16 Р /-1 8 К /— 18 Е /-2 0 N /-3 0 Б /- 3 2
13 т 5 /2 4 N/12 0/11 Р /4 Р /2 У/-2 А /-3 С /-4 У /-4 1/-5 Й /-5 Н /-7 М/-8 ЛУ/-8 К/-8 0 /-Ю 1./-М Е /-1 2 С /-1 3
14 Л Е/1 2 5 /1 0 С/4 Б/3 К/2 о/о Р /- 2 1?/-2 М/-2 Т / - 3 в/-з Ь/-6 Р/-8 N/-8 Н/-10 У/-12 \У/-12 1/-17 У / - 18
15 Р 8 /1 5 - N/8 С/А Т /2 0/1 О/о А /-2 Р /-2 Н /-2 К /-2 С/-3 <3/-4 Е /-7 У /-9 W /-9 М/-10 Ь /-1 6 Р /-1 8 . 1/-18
16 8 Т /2 4 Р /1 5 А/10 С/9 0 /7 N/1 Р/-0 Н /- 3 С /-6 0 / - 7 М/-10 Е /-1 0 К / - 10 К/10 Ь/-11 У /-1 6 У /-1 6 1/-17 \У/-18
17 И 0 /2 6 К/24 Е/11 N/11 Э /2 Н /0 У/О М/0 А /-2 Р /- 4 Т /-5 в / - 6 W/-7 5 /-1 0 Р/-11 С /- 1 2 У /-1 8 Ь /-2 4 1/-25
18 Э N/10 5 /9 0/8 Р /4 С /-1 А /-3 Е /-5 Я/ - 6 Н/-8 М/-10 0/-10 К/-11 Р/-12 ■\У/-13 Т /-1 3 У /-1 4 Ь /-1 6 У /-1 8 1/-21
19 V/ У/14 1/12 М/12 С/8 178 Р/8 У/6 0 /-з N/-6 Н/-6 К/—7 Т /-8 Р /-9 К / - 10 Е /-1 0 А /-1 2 О / - 13 Б/-1 8 Б /-20
20 С Ь/1 5 1/12 Р/11 У/8 \У/8 У/5 А/4 н/з М/2 С/-1 Р /- 3 Т /-4 5 /- 6 N/-7 0/-8 К/-12 К /-1 4 Е /-1 8 О/-20
* Аминокислоты, имеющие одинаковые корни с аминокислотой сопоставления, выделены жирным шрифтом.
Рис. 1, Структуры семейств природных аминокислот. Полярные аминокислоты отмечены
черным цветом. 1 - семейство аминокислот G /С, 2 и 3 - полу семейства A/U-1
м A/U-2. Для получения максимального сходства с семействами Л Д М и A/U-2 семейство
G /С условно разделено по аминокислотам R2 и G на две части. Размеры
«кириичикон» пропорциональны числу кодонов, определяющих данную аминокисло
■гу. Связь, соединяющая две аминокислоты, соответствует паре «кодон-антикодон»,
согласно алгоритму генетического кода а-н-в-s. | S)
их сходства, выраженные посредством корреляционных коэффициентов
NS.
В табл. 1 па основе рассчитанных корреляционных коэффициентов NS
И10j аминокислоты расположены в ряду в порядке понижения их сходства
с объектом сопоставления — аминокислотой, расположенной в крайней
левой колонке. Аминокислоты сопоставления сгруппированы согласно
структурам корней кодонов: 1—7 —группа аденина или А, 8—12 —группа
U, 13—16 —группа С и 16—20 — группа G; серии, имея полярно-апо-
лярную природу, входит в состав двух групп — С и G ¡5).
Табл. 1, полученная на основе данных по более чем 1 миллиону пар
аминокислот [0, 10], оказалась достаточно информативной. Как и ожидалось,
в феномене NS действительно проявляется действие кода к-к
(и более общего кода сигнатур) (11 — 131. В семействе аминокислот аденина
(ряда 1 — 7, табл. 1), судя по величинам NS, структурное сходство
к близкую реакционную способность по выбору ближайших соседей
имеют D, Е, К, N, Q, в меньшей степени Н. Исключение составляет Y.
Большинство аминокислот этой группы имеют максимальные численные
значения коэффициентов и расположены в левой части табл. 1.
Отклонение поведения тирозина от законов кодового взаимодействия
аминокислот было предметом обсуждения в работе (13). Данные, полученные
на основе коэффициентов NS, подтверждают сделанные выводы.
Тирозин в большинстве случаев ведет себя как неполярная аминокислота
группы U. Из аминокислот группы А наиболее близкие с тирозином свойства
проявляет лишь гистидин (см. табл. 1). В ряду тирозина большинство
аминокислот группы А расположено в правой части таблицы. Зато в группе
U (ряды 8—12, табл. 1) тирозин расположен среди ее членов в левой
части таблицы. Для других представителей группы А необходимо отметить
сходство лизина, глутаминовой кислоты и аргинина. Е и R имеют
одинаковые значения коэффициентов NS по отношению к лизину. Сходство
К и Е определяется кодом к-к, несмотря на противоположные заряды,
а сходство К и R — общими положительными зарядами (как носителями
сигнатур), несмотря на разные корни кодонов.
Выраженное стремление выбрать одинаковых ближайших по цепи
партнеров проявляют также представители группы U (ряды 8—12,
табл. 1), В этом плане это самая монолитная, судя но значениям корреляционных
коэффициентов NS, группа аминокислот, все члены которой
плотно расположены в левом фланге таблицы. Аминокислоты группы А
и U, согласно структуре генетического кода, образуют два полусемейства:
Рис. 2. Характеристики гидрофильных и гидрофобных свойств аминокислот групп
A, U, G и С. Для сопоставления данных нескольких десятков известных шкал ин
дексы гидропатнчности аминокислот (ИГ) нормированы (среднее значение для каж
дой ш к а л ы — 0, дисперсия ±1), черными полосами отмечены районы, в которых располагаются
75% значений ИГ, определенных разными методами [ 14}
A/U-1 и A/U-2 (рис. 1) [5—7), члены которых характеризуются выраженными
гидрофильными и гидрофобными свойствами [14).
Совершенно другие свойства проявляют аминокислоты семейства G/C,
Аминокислоты группы С (ряды 13—16, табл. 1), которые по данным анализа
точечных мутаций в структурах гомологических белков имеют высокие
частоты взаимного обмена (например, А/Т 590, А/Р 345, S/T 696,
S/A 772, S/P 269 и Т/Р 345, см. рис. 80 в работе [15]), согласно данным
по корреляционным коэффициентам NS (за исключением 16-го ряда се
рина), не проявляют ярко выраженного сходства в отношении предпочте ния
к каким-либо определенным типам аминокнслот-соседей. То же самое
можно сказать и о группе аминокислот G. Аминокислоты этой группы п
ходе эволюции редко заменяют друг друга в структурах гомологичных
белков. Причиной этого является яркая индивидуальность их поведения
[5]. Аминокислоты семейства G/С в отличие от А/U обладают слабо выраженными
гидропатичными свойствами (рис. 2). Все это позволяет
предположить, что в процессе самосборки белков решающее значение в
формировании структуры имеют взаимодействия между аминокислотами
групп А и U.
Сворачивание полипеитидной цепи в белковую структуру происходит
уже в процессе ее синтеза на рибосоме, т. е. контрансляционно. N-Конце-
вая часть растущего пептида после синтеза 30—40 остатков оказывается
свешенной с рибосомы в окружающую водную среду (16]. При этом для
изучения процесса сворачивания пептидной цепи может быть применена
модель «ледокола» ¡17). Согласно этой модели, в основе действия кода
к-к при взаимодействиях пептидных участков в водной среде лежит образование
связей между противоположными по полярности боковыми ради
калами аминокислот. Как известно, свободная энергия системы «аполярная
молекула — кластер молекул воды» ниже свободной энергии системы
«аполярная молекула — несвязанная вода» (17). Поэтому вокруг аполяр
яых углеводородных частей молекул происходит образование льдоподоб
Частота встречаемости (в "единицах отклонения" [9]) лизина по отношению к ближайшим по положению аминокислотам* в пептидных цепях белков
Таблица 2
Положение**
"Единицы отклонения" аминокислот
1 У/3,2 У/2,5 Н/1,9 N/1,1 К/1,0 А/О,8 К/0,7 Е/0,6 Т/0,5 1/0,3 0/0 ,0 Р /-0 ,2 Ь /- 0 ,5 С/-0.5 Р/-1.2 0 /-1 .7 ¥1-2,2 W/-2,5 М /—2,5 5/-3.4
2 1 /3,4 Н/2,6 У/2,2 Ь/2,1 У /1 ,9 \У/1,9 С/0,8 К/0,5 0 /0 ,3 Р /-0 ,1 Т/-0.1 М /-0 ,9 й /-1 ,0 N/-1,5 0 /-1 .7 в/-1,9 К/-2.1 Р /-2.4 Е/-2.5 0 /-3 .6
3 1/2,4 Е/2,4 У/2,3 0 /1,9 0/1,1 Р/0,7 С/0,4 Э/0,3 \У/0,2 К/-0.5 Р /- 0 ,6 5/-0.6 Н/-0.7 А /- 1,1 Ь /-1 ,1 N/-1,1 Т/-1.1 И/-1,9 М /-3 ,3 У/-4.4
4 0 /4 ,8 Е/4,4 о / и ’*71,1 Р/1,0 Т/0,9 Н/0,8 N/0,4 к/о.о 5/-0.6 У/-0.6 I /—0,7 0 /-0 ,8 С/-0.9 У /-1Д А/-1.3 Ь /-1 ,4 Р /- 1 ,5 Я/-2,7 М /—4,8
5 1/1,4 К/1,1 Р/0,9 К/О,8 Н/0,8 С/0,7 У/0,7 Ь /0 ,2 W/0,2 0 /0 ,0 0/0 ,0 Е/-0.1 Т/-0.3 Г!/-0,5 5/-0.6 А/-0.8 М /-1 .4 У /-1 ,9 N /-2 ,2 Б /-2 ,3
6 У/3,9 С/2,1 V,7 /2,1 Ь/1,3 1/0 ,6 Р /О ,5 К/0,5 м/о.з У/0,3 Е/-0.2 Р/-0.3 Н/-0.3 0 /-0 .7 Т/-0.8 0 /-0 .8 К/-1.4 А/-1.8 0 / - 1 ,9 N /-2 ,2 5/-2.3
7 0/3 ,2 V//2,9 Б/2,3 Е/2,0 У/0,5 К /0 ,4 .N'/0,1 У /-0 .1 Н/-0.3 1 7 -0 ,3 0/-о,з С/-0.8 I /—0,8 Э /-1,0 М/-1.1 А/-1.2 Р/-1.4 И/-1.4 Т/-1.5 Р /- 1 ,9
8 У/1,9 Е/1,5 К /1,3 5/0,8 Т/0.7 0/0,6 0/0.5 м/о.з С/0,1 Ь /0 ,0 г/-о,з Н/-0.5 С/-0.6 I /—0.7 А/-0,7 N/-0,1 И/-0,9 У /М ,2 У/-2.1 Р/-3 .0
9 У/3,4 1/1.7 Р/1,4 К/1,2 Ь/О, 2 С/0,1 М/-0.1 Р /—0,2 Н/-0.2 1?/-0,3 N/-0,4 W/-0,4 Т/-0.5 0 /-0 .6 С/-0.8 У/-0.8 Э/-0,9 0 / - 1 ,3 0 /-1 .4 А/-1.7
* Комплементарные лизину аминокислоты группы и выделены жирным шрифтом.
■** Положения аминокислот - соседей соответствуют нумерации миниматриц в табл. 3.
п
Рис. 3. Зависимости величины «единиц отклонения» дли
нары аминокислот Е/L (сплошная линия) и 'тела положительных
значении «единиц отклонения» (п) дли аминокислот
семейства Л/Г (и) (штриховая линия) от взаимного расположения
аминокислот и пептидной цепи. Порядковые номера
на оси х соответствуют номерам миниматрнц в табл. 3
пых структур воды. Вода вокруг неполярных боковых цепей аминокислот
как будто замерзает, образуя «айсберги». В случае гидрофобных взаимодействий
организованные структуры воды должны быть удалены из
пространства между радикалами аминокислот. При реализации этого процесса
взаимодействие противоположных по полярности радикалов имеет
определенные преимущества по сравнению с взаимодействием одноименных
радикалов, например аполярных, так как полярные (ионы или диполи)
группы разрушают организованную структуру воды, а аиолярные,
наоборот, усиливают образование структурированной воды. При этом
предполагается, что при сближении двух аполярных радикалов на расстояния,
достаточные для перекрывания их упорядоченных гидратных оболочек,
образуется единая кооперативная система связанной воды. В результате
наблюдается своеобразный эффект усиления, который приводит к
возрастанию стабильности упорядоченных структур воды между радикалами.
препятствуя их сближению [17].
Дополнительно представляло интерес выяснить, на каком расстоянии
в пептидных цепях наиболее часто расположены взаимно комплементарные
(согласно коду к-к) аминокислоты. В качестве тестовой модели были
выбрана аминокислота лизин (группа А) и рассмотрены частоты ее ветре
чаемости по отношению к ближайшим соседям в положениях цепи от I
до 9 (табл. 2). Для количественной оценки были использованы «единицы
отклонения» [9] от средних значений частот при случайном распределении
аминокислот по цепи. Табл. 2 разделена ломаной линией на две
части, включающие в себя соответственно положительные и отрицательные
значения величин «единиц отклонения». В положительной части
таблицы все пять аминокислот группы U (F, I, L, М, V) встречаются лишь,
в шестом ряду (относительное расположение аминокислот 1 — 6 или п и
п+5), т. е. при изгибе пептидной цепи такое взаимное расположение
аминокислот создает оптимальные стерические условия для взаимодействия
комплементарных боковых радикалов. Характерно, что в случае расположения
1 и 7 (ряд 7, табл. 2) все без исключения численные значения
«единиц отклонения» для аминокислот группы U отрицательные.
Для дополнительной проверки отмеченного факта были составлены соответствующие
миниматрицы для всех аминокислот семейства A/U
Таблица 3
Миниматрицы* "единиц отклонения” [9], характеризующие встречаемость аминокислот членов семейства
А/U в положениях от 1—2 до 1 —10
1. Матрица А А 2, Матрица А х А 3. Матрица А 2х А
\*А\ F I L М V
D 0.6 5.7 3.2 -0.5 0,6
Е -1,3 1,5 1,2 2,6 -1,0
Н 1,6 -2,1 -0,1 -1,6 -0,3
К -2,2 0,3 -0,5 -2,8 3,2
N 0,8 3.1 1,9 2,0 0,6
Q -1,0 -0,2 0,2 1.1 0,7
Y 2,8 -0.4 0,3 ОД -1,3
\ А
а \
F 1 L М V
D 1,0 5,2 2,2 1,2 5,4
Е 2,7 4,5 13,0 5,8 2,5
Н -0,1 1,8 -0,6 -0,9
О оо
К -0,1 3,4 2,1 -0,9 1,9
N -1,0 1.9 1,2 2,4 0,1
Q 1.5 3,2 3,3 3,3 2,4
Y -3,5 -1,5 -1,1 1.5 -2,6
\ А
А\
F I L М V
D 0,0 2,0 "1,1 -0,1 0,0
Е 0,6 -0,3 -4,3 -3,3 -3,4
Н -0,7 1,8 -1,0 -0,7 -1,0
К -0,6 2,4 -1,1 -3,3 2,3
N 0,8 3,2 3,6 -2,7 2,3
Q 0,8 -1,6 2,3 -1,7 -1,1
Y 0,8 -3,3 0,3 1,7 -3,2
4. Матрица А Зх А 5. Матрица А 4х А 6. Матрица А 5х А
\ А
а\
F 1 L М V
D 1,9 1,1 -0.8 -2,3 1,2
Е -1.3 -3,2 3,6 -1,7 -0,7
Н -0,6 1,0 0,6 0,6 3,8
К -1,5 -0,7 -1,4 -4,8 -1,1
N 0,0 2,8 2,4 -1,5 -0,6
Q -0,8 -0,4 0,1 -3,0 -0,4
Y 0,2 -0,4 0,0 2,2 0,7
7. Матрица А 6х А
\ А
А \
F I L М V
D 0,8 0,4 1,0 -1,1 "1,1
Е -1,7 1,2 -3,8 -4,2 -1,7
Н 0,1 -1,4 -0,9 0,4 -0,4
К Г1,9 -0,5 -0,3 -1,1 -ОД
N -2,6 0.0 -1,2 0,0 -0,7
Q 0,0 -2,8 -1,5 -1,6 -0,3
Y 0,9 "0,1 -0,6 -0,7 -0,4
\ А
а \
F I L М V
D 0,1 3,4 3,0 1.2 1,6
Е 0,7 1,8 11,6 4,6 4,0
Н -1,5 1,2 -0,8 -0,9 0,0
К 0,8 1,4 0,2 -1,4 0,7
N 2,5 4,1 0,6 -0,4 2,8
Q -0,2 0,9 1,5 0,7 0,7
Y 1,1 "2,3 -1,5 -1,2 -1,7
8. Матрица А 7х А
\ А
а\
F I L М V
D 0,4 0,5 1,1 2,0 2,7
Е "0,1 1,1 0,4 -2,0 2,4
Н -0,0 -1,2 0,3 0,5 0,3
К -0,3 -0,7 0,0 0,3 1,9
N -1,2 1,7 4,0 1,4 -0,5
Q -0,6 -2,1 0,9 -0,5 1,0
Y -0,9 0,5 -0,7 1,7 -2,1
\ А
а \
F I L М V
D 0,7 0,4 2,5 1,8 3,0
Е 2,0 0,8 8,0 -1,0 1,9
Н 0,0 0,2 -1,1 -0,7 0,7
К 0,5 0,6 1,3 0,3 3,9
N 0,0 3,! 0,8 -0,5 0,2
Q 0,5 0,7 3,6 0,2 0,2
Y -2,0 -1,5 -0,3 -0,8 -0,2
9. Матрица А 8х А
\ А
а \
F I L М V
D -0,2 -0,9 2,3 1,9 -0,3
Е 0,8 -1,5 1,3 2,5 1,6
Н 0,5 -0,9 0,6 ОД 1,2
К -0,2 1,7 0,2 -0,1 3,4
N 0,4 1,1 2,9 1,2 1,7
Q 0,2 -0,4 2,9 -2,0 1,2
Y 1,9 0,7 -1,5 0,0 1,2
* Символами V обозначены аминокислоты, разделяющие члены семейства Л/U в пептидных цепях белков.
(табл. 3). Кроме основного показателя — чисел «единиц отклонения» о
положительным знаком, подсчитанных для всего семейства по каждой
матрице (рис. 3), дополнительно, в качестве специфического показателя,
б ы л и выбраны величины «единиц отклонения» для аминокислотной пары
)('/!,. В сополимерах эти аминокислоты участвуют в специфических взаимодействиях
[18] ; о их взаимном сродстве свидетельствуют высокие зна-
Щ'лнл соответствующих коэффициентов (матрицы ,№ 2 и 5, табл. 3), т. е.
к.ожпо полагать, что при благоприятных условиях остатки Е и L всегда
будут стремиться к взаимодействию с образованием парных контактов.
Как видно из графика (рис. 3), оба выбранных показателя имеют общие
максимумы при расстояниях 5—6 аминокислотных остатков. Второй максимум
имеет место для пары Е/L, разделенной одним аминокислотным
остатком (матрица № 2, табл. 3 ) . При этом, по-видимому, обеспечиваются
у слови я для образования характерного комплекса [ 1Я].
Т а ким образом, данные, полученные при анализе первичных струк тур
большого числа белков, убедительно свидетельствуют, что в аж ны м фактором.
определяющим сиецифпчиость сворачивания пептидных цепей при
образовании белковых глобул, я в л я е т с я код к-к. Основной вклад в этом
процессе вносят аминокислоты семейства A/U, аминокислоты же семейства
G /С- имеют менее специфические взаимодействия.
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Kolatn О. Ц Science. 1986. V. 233. № 4748. P. 1037-1039.
2. Creighton Г. Е.Ц Biochem. .1. 1900. V. 270. ,№ 1. P. 1 -16.
3. Маклер Л. I>. II Биофизика. 1909. Т. 14. Выи. 4, С. 581 584.
4. Меклер Л. П . , Полис Р. V. Ц Биофизика. 1981. Т. 20. Ныв. 3. С. 574, и дегюниро
imtiHbiii и В И Н И Т И за № 1 <47(5-81 иг 3 апреля 1981 г. полный текст.
5. Чипепс Г. И. И Биоорган. химии. 1991. Т. 17. ,№ 9. С. 1284 -1288.
С. Чипепс С. //. I/ /Курв, пиолюц. Гшохим. и фнзиол. 19!)1. Т. 27. № 4. С. 513- 521
7. Чипе»с Г. И. // Жури. онолюц. бнохим. и физнол. 1.991. Т. 27. Л» 4. С. 522-529.
8. Чипепс Г. //., Исви-пя Н. Г., Рудтш Р В. II Бноорган. химия. 1991. Т. 17. № И.
С. 1582- 1584.
9. Cserzd М., Simony . И Ini. J. Pepl-ide and Protein Res. 1989. V. 34. Л: 3. P. 184-195.
10. Tildas K., Cserzd М., Simon / .// Int. .1. Peptide and Protein Res. 1990. V. 36. ,\s 3.
I'. 236 -239.
11. Чипепс II 11. jl Структурные псионы действия пептидных и белковых иммуно-
регуляторои / Ред. Чипепс. Г. И. Рига: Знпатне, 1990. С. 10-13.
12. С h ip с us С. /.//Adv. Drug IJeliv. Rev. 1988. V. 2. Issue 2. P. 107-206.
13. Чипепс Г. И. // Бноорган. химия. 1991. Т. 17. № 10. С.. 1335-1346.
14. Чипепс Г. И., Балодис /О. Ю.. Гпиломедоаа / I. К. // Укр. онохим. жури. 1991. Г. 63.
,№ 4. С. 20 29.
15. D'ai/ho/l М. О., Schwartz /I. М., Orcu.ll В. (.'.//Alias of Protein Structure. 1.978. V, 5.
Suppl. 3. P. 345 -352. Nat, Biomed. Res. Found CeovgiHowii University, Washington.
16. Спирин А. С. Структура рибосомы и биосинтез белка. М.: Высшая школа. 1986.
С. 272 - 274.
17. Чипепс Г. //., Рудзиш Р. П. // Бноорган. химия. 1991. Т. 17. ,Y' 11. С. 1415- iVnS.
18. Poland I).. Sc.kero gn //. /1. // Polv a-Amino Acids / Ed. Fasman i\. Y.: -Marcel
Dekkor, 1967. P. 481-483.
19. Hoot-Bernskin It. S.//.I. Thcorel. Hiol. 1982. V. 94. ,\i 24 P. 885- 994.
11nc r\ пила и редакцию
30. V 11.1991
о. eiiii'K.vs
F O LD IN G O F PEPTIDE CHA IN S IS S T I P U L A T E D B Y T H E C O D E OF A M I N O
ACI1) C O D O N R O O T S D U R I N G T H E F O R M A T I O N O F SPATIAL S T R U C T U R E S
ОГ PROTEIN M O L E C U L E S
ln. s t i . tule o ! O r g a n i c S y n t h e s i s . C a t i ’i u u A c t n l e n n i o i S c i e n c e s , Hi ."a
Basing on the analysis of a large number oj pro In in sequences (Cserzo M., Simon ! ,
1989), the structure of the amino acid hearesl neighbour pair whose occurrence has a
maximal positive deviation from the .mean statistical value, is shown to correspond in
most cases to the code of the amino acid codon roots. It reveales particularly auiino acid
pairs jo n and «4 5 positions oi polypeptide chains. Amino acids belonging U> A/C family
contribute mostly to the folding of pepl-ide chains.

Комментировать