Стабільність білка і фолдинг

Для формування нативної структури білкова молекула повинна оптимізувати взаємодії між залишками амінокислот, що результується в утворенні структурних патернів: спіралей, видовжених ділянок, які взаємодіють з утворенням листів, а також стандартних типів згинів.

Конформація кожного негліцинового амінокислотного залишку в основному ланцюгу обмежена двома конформаційними станами. Це зумовлено існуванням дозволеного обертання лише навколо одинарних зв᾽язків N-C_α та С_α-С у всіх залишках (крім проліну). Кути φ і ψ навколо цих зв᾽язків та кут обертання навколо пептидного зв᾽язку ω визначають конформацію залишка. Самий по собі пептидний зв᾽язок є планарним з двома дозволеними станами: транс (ω = 180⁰) і цис (ω=0⁰). Послідовність кутів φ, ψ і ω всіх залишків у білку визначає конформацію білкового остова.

Величини конформаційних кутів обмежуються з огляду на принцип, що два атоми не можуть займати один і той самий простір. Дозволені межі кутів φ, ψ при ω=180⁰ попадають у визначені регіони на графіку, який називається картою Рамачандрана. На цій карті лінії обмежують регіони, які є енергетично вигідними. Конфоромація більшості амінокислот потрапляє у межі регіонів, які називаються α_R (правообертаюча альфа спіраль) і β, крім гліцина, який може формувати додаткові конформації, наприклад α_L (лівообертаюча альфа-спіраль).

Дозволені регіони генерують стандартні конформації. Набір послідовних залишків в альфа-конформації (типово 6 – 20 у природних глобулярних білках) генерує альфа-спіраль. Повторювана бета-конформація генерує видовжений бета-ланцюг. Два чи більше бета-ланцюгів можуть взаємодіяти і утворювати бета-листи. Спіралі та листи є первинними структурними частинами, які формують конформаційні компоненти більшості білків, і стабілізуються густою мережею водневих та інших зв᾽язків. Стеричні взаємодії дозволяють сформувати конформації з повністю альфа-спіралей (білки шерсті) чи повністю бета-листів (білки шовку), але не дозволяють розміщення спіралі одразу після листа і навпаки. Типові глобулярні білки містять декілька спіралей та/чи листів, з’єднані згинами чи петлями.

Бічні ланцюги амінокислот, які відрізняються також за такими фізико-хімічними параметрами як розміри, заряд, полярність та форма, теж накладають певні обмеження у формуванні структури. Водночас, одним з основних керуючих принципів структури білка є різниця між різними бічними ланцюгами амінокислот надавати перевагу водному чи гідрофобному середовищу.

Дата добавления: 2015-11-16