КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ВТОРИЧНЫХ СТРУКТУР ГЛЮКОАМИЛАЗ ИЗ ASPERGILLUS AWAMORI И SACCHAROMYCOPSIS FIBULIGERA
Использование метода компьютерного моделирования позволяет не только уточнить информацию о количестве и протяженности элементов вторичной структуры белковой молекулы, но и выявить их прострaнcтвенную локализацию.
Из данных литературы следует, что в глобулярных белках, трехмерные структуры которых определены методом РСА, обычно около 60 % остатков аминокислот участвуют в формировании вторичной структуры [1-6]. Показано, что содержание α-спиралей в среднем составляет 35 %, β-слоев - 15 %, реверсивных поворотов - 20-25 %. Так как α-спираль является наиболее часто встречающимся в белках типом вторичной структуры, можно сделать предположение о ее высокой конформационной стабильности. С этим хорошо согласуется информация о расположении α-спирали в центре разрешенной области на карте Рамачандрана, а также тот факт, что диполи ее водородных связей имеют линейное расположение, отвечающее минимуму энергии. Кроме того, радиус спирали благоприятствует дисперсионному притяжению между остатками, расположенными по разные стороны от оси спирали.
Особенностью β-структуры является направление цепей. Складчатые листы с обоими направлениями цепей встречаются часто, хотя структуры, состоящие из параллельных или антипараллельных слоев, более предпочтительны.
На основе данных литературы можно заключить, что реверсивные повороты сконцентрированы на поверхности белковой глобулы, в связи с чем содержат преимущественно гидрофильные остатки [1-6]. Предполагается, что в процессе свертывания полипептидной цепи повороты играют пассивную роль, образуя участки наименьшего сопротивления невалентным силам, стремящимся изогнуть цепь. Подтверждением служит большое разнообразие наблюдаемых поворотов, ни один из которых не имеет стабильной конформации.
Содержание элементов вторичной структуры в молекулах глюкоамилаз из Aspergillus awamori и Saccharomycopsis fibuligera
Конформация |
Глюкоамилаза из Aspergillus awamori |
Глюкоамилаза из Saccharomycopsis fibuligera |
||
Номера остатков в составе структуры |
Содержание |
Номера остатков в составе структуры |
Содержание |
|
α-спирали |
1: 1...20 2: 54...68 3: 72...89 4: 126...144 5: 148...168 6: 186...205 7: 211... 227 8: 245...254 9: 272...285 10: 318...338 11: 345...354 12: 368...391 13: 416...429 |
27,1 |
1: 18...35 2: 69...84 3: 89...107 4: 146...163 5: 182...200 6: 218...237 7: 240...258 8: 290...298 9: 314...330 10: 364...383 11: 393...400 12: 424...447 13: 472...489 |
24,5 |
β-структура |
1: 21...23 2: 49...53 3: 107...109 4: 114...116 5: 173...175 6: 181...183 7: 235...237 8: 339...344 9: 360...363 10: 398...403 11: 407...415 |
22,9 |
1: 36...39 2: 50...55 3: 63...68 4: 126...129 5: 205...208 6: 210...217 7: 264...277 8: 350...357 9: 360...363 10: 385...391 11: 415...421 12: 454...459 13: 464...470 |
24,5 |
β-изгибы |
1: 20...21 2: 53...54 3: 338...339 4: 344...345 5: 415...416 |
10,4 |
1: 35...36 2: 68...69 3: 217...218 4: 363...364 |
7,6 |
Неупорядоченные участки |
1: 23...49 2: 68...72 3: 89...107 4: 109...114 5: 116...126 6: 144...148 7: 168...173 8: 175...181 9: 183...186 10:205...211 11: 227...235 12: 237...245 13: 254...272 14: 285...318 15: 354...360 16: 363...368 17: 391...398 18: 403...407 19: 429...471 |
39,6 |
1: 1...18 2: 39...50 3: 55...63 4: 84...89 5: 107...126 6: 129...146 7: 163...182 8: 200...205 9: 208...210 10:237...240 11: 258...264 12: 277...290 13: 298...314 14: 330...350 15: 357...360 16: 383...385 17: 391...393 18: 400...415 19: 421...424 20: 447...454 21: 459...464 22: 470...472 23: 489...492 |
43,4 |
На основе данных РСА с помощью программы MolScript [8] нами были построены трехмерные изображения α-спиралей, β-структур, неупорядоченных участков глюкоамилаз различного происхождения. Модели элементов вторичной структуры фермента из плесневого микромицета были созданы на основе результатов РСА A. Aleshin et. al. для глюкоамилазы-II из Aspergillus awamori X100, представляющей собой комплекс каталитического домена и N-терминального участка О-гликозилированного сайта глюкоамилазы-I [7]. Для построения трехмерного изображения молекулы глюкоамилазы дрожжевого происхождения мы использовали данные РСА A. Solovicova et. al. для энзима из Saccharomycopsis fibuligera [9]. Результаты РСА для обоих ферментов получены из Protein Data Bank, Brookhaven National Laboratory.
Анализ топологии и соотношения различных типов вторичной структуры показал, что для фрагмента субъединицы молекулы глюкоамилазы из Aspergillus awamori хаpaктерна плотная упаковка ядра в виде 13 α-спиралей, 11 β-слоев и 19 неупорядоченных участков. Расположение α-спиральных участков в структуре фермента обозначено цифрами 1-13 в порядке очередности их локализации в макромолекуле белка. Аналогичным образом представлены β-слои, β-изгибы и неупорядоченные участки (таблица).
Установлено, что α-спирали и β-слои не имеют четко выраженной тенденции располагаться в каких-то определенных местах третичной структуры (например, внутри или на поверхности глобулы, в области N- или С-конца и т.д.). Обнаружено, что среди элементов вторичной структуры отсутствуют полипролиновые спирали, π-спирали, и, очевидно, 310-спирали. Наличие пяти β-изгибов позволяет молекуле поддерживать компактность, так как с их помощью полипептидная цепь в β-слое может поворачивать назад, и поэтому такая структура менее склонна выходить за пределы глобулы.
Таким образом, на основании полученных данных можно заключить, что вторичная структура глюкоамилазы из Aspergillus awamori является упорядоченной.
Сравнение хаpaктеров свертывания полипептидных цепей в прострaнcтве позволяет устанавливать родственные связи между белками, выделенными из различных продуцентов. Поэтому аналогичный анализ особенностей вторичной структуры был осуществлен для глюкоамилазы из Saccharomycopsis fibuligera. Показано, что полипептидная цепь образует 13 α-спиралей, 13 β-слоев, 4 β-изгиба и 23 неупорядоченных участка (таблица). Установлено, что в целом топология вторичной структуры для глюкоамилаз из Aspergillus awamori и Saccharomycopsis fibuligera очень схожа. Увеличение количества β-слоев и аморфных участков в ферменте дрожжевого происхождения объясняется, вероятно, большей протяженностью полипептидной цепи. Удлинение цепи предусматривает наличие дополнительных факторов компактизации глобулы.
Количество β-изгибов (4) является явно недостаточным для компактности молекулы, в связи с чем глобула глюкоамилазы из Saccharomycopsis fibuligera имеет больший объем по сравнению с ферментом из Aspergillus awamori. Из таблицы видно, что протяженности α-спиралей анализируемых белковых структур весьма сходны, равно как и β-слоев.
В β-структуре глюкоамилазы из Saccharomycopsis fibuligera лишь седьмой слой является, вероятно, параллельным, остальные двенадцать имеют антипараллельную направленность цепей. Из таблицы следует, что вторичная структура фермента дрожжевого происхождения обладает высокой степенью упорядоченности, равно как и энзим из Aspergillus awamori.
Таким образом, нами обнаружено, что в состав вторичной структуры молекул глюкоамилаз плесневого и дрожжевого происхождения входят все основные элементы: α-спирали, β-слои, β-изгибы и неупорядоченные фрагменты полипептидной цепи. При этом β-структура анализируемых ферментов хаpaктеризуется наличием антипараллельных цепей. Выявлено, что заниженное по сравнению со среднестатистическим содержание α-спиралей компенсируется за счет увеличения количества β-слоев. Показано, что примерно 66 % аминокислотных остатков полипептидных цепей глюкоамилаз из Aspergillus awamori и Saccharomycopsis fibuligera задействованы в образовании упорядоченных элементов вторичной структуры. Топология α-спиралей, β-структур и неупорядоченных участков в молекулах анализируемых белков свидетельствует об их эволюционной близости. Полученные нами результаты хорошо согласуются с данными литературы о прострaнcтвенной организации белковых молекул [1-6].
Список литературы
- Кантор Ч. Биофизическая химия. - М.: Мир, 1984. - Т. 1. - 336 с.
- Мурзин А.Г., Финкельштейн А.В. // Биофизика. - 1983. - Т. 28, № 5. - С. 905.
- Попов Е.М. Структурно-функциональная организация белков. - М.: Наука, 1992. - 358 с.
- Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. - М.: Высш. шк., 1996. - 335 с.
- Шерман С.А. Конформационный анализ и установление прострaнcтвенной структуры белковых молекул. - Минск: Наука и техника, 1989. - 240 с.
- Шульц Г. Принципы структурной организации белков. - М.: Мир, 1982. - 360 с.
- Aleshin A.E., Hoffmann C., Firsov L.M. et.al. // J. Mol. Biol. - 1994. - Vol. 238, № 6. - P. 575.
- Kraulis P. // J. Appl. Crystallogr. - 1991. Vol. 24. - P. 946.
- Solovicova A., Christensen T., Hostinova E. et.al. // Eur. J. Biochem. - 1999. - Vol. 264, № 8. - P. 756.
Статья в формате PDF 152 KB...
27 03 2024 7:31:11
Статья в формате PDF 360 KB...
26 03 2024 6:51:45
Изучен биохимический статус свиней крупной белой породы Западной Сибири. Установлено влияние возраста на активность аминотрaнcфераз, которая уменьшается в процессе онтогенеза. Полученные данные могут являться основой для постоянного мониторинга селекционируемых популяций. ...
24 03 2024 8:54:19
Статья в формате PDF 216 KB...
22 03 2024 2:30:51
Статья в формате PDF 100 KB...
21 03 2024 18:17:57
20 03 2024 8:57:58
Статья в формате PDF 259 KB...
19 03 2024 8:32:23
Статья в формате PDF 100 KB...
18 03 2024 1:47:34
Статья в формате PDF 103 KB...
17 03 2024 10:31:25
Статья в формате PDF 109 KB...
16 03 2024 10:30:15
Статья в формате PDF 111 KB...
15 03 2024 7:59:59
Статья в формате PDF 142 KB...
14 03 2024 14:54:36
Статья в формате PDF 278 KB...
13 03 2024 4:48:53
Статья в формате PDF 104 KB...
12 03 2024 12:29:41
Статья в формате PDF 106 KB...
11 03 2024 18:36:56
Статья в формате PDF 114 KB...
10 03 2024 9:35:14
Статья в формате PDF 111 KB...
09 03 2024 7:51:43
Статья в формате PDF 128 KB...
07 03 2024 21:16:28
Статья в формате PDF 294 KB...
06 03 2024 21:54:30
Статья в формате PDF 112 KB...
05 03 2024 21:19:45
Статья в формате PDF 447 KB...
04 03 2024 20:59:30
Статья в формате PDF 110 KB...
03 03 2024 5:35:46
Статья в формате PDF 109 KB...
02 03 2024 0:52:12
Статья в формате PDF 125 KB...
01 03 2024 1:42:41
Исследованы показатели сердечнососудистой системы (систолическое, диастолическое давление, частота сердечных сокращений, пульсовое давление и минутный объем крови) у студентов обоего пола среднего учебного заведения в условиях учебной нагрузки до и после занятий в разные дни недели в начале и конце семестра. Возраст участников исследования составлял 18–20 лет. При анализе результатов выявлены пoлoвые и циркосептальные особенности реакции сердечнососудистой системы на учебную нагрузку. Было установлено, что в течение недели после учебной нагрузки происходит снижение артериального давления, особенно у дeвyшек, причем в начале семестра изменения в большей степени выражены в первой половине недели. Результаты свидетельствуют о развитии утомления и снижении адаптационных процессов, что необходимо учитывать при составлении расписания занятий и планировании учебной нагрузки. ...
29 02 2024 13:25:34
Рассматриваются особенности изменения растительности и почв на протяжении пяти историко-экологических этапов трaнcформации восточноевропейских степей во второй половине голоцена. Получены оценки поступающей в почву фитомассы, величина изымаемой продукции (в массовом выражении и через энергетические эквиваленты), а также величины энергии, формируемой в процессе гумусообразования. Установлено, что за 5000 лет отношение энергии расхода-прихода растительного вещества изменилось от 1:28 до 1:0,4, а ежегодное поступление гумуса в почвы снизилось с 5,4 до 1,6 МДж/кв. м. ...
28 02 2024 8:39:21
Статья в формате PDF 111 KB...
27 02 2024 11:20:49
Статья в формате PDF 207 KB...
26 02 2024 10:13:42
25 02 2024 8:48:58
Статья в формате PDF 112 KB...
24 02 2024 13:31:58
Статья в формате PDF 207 KB...
23 02 2024 16:16:20
В рыночной экономии предприятия действуют в условиях конкуренции. Изучая потребителей, не следует забывать о конкурентах. Конкурент – важный элемент инфраструктуры системы маркетинга, оказывающий влияние на маркетинговую стратегию предприятия в отношении товара, поставщиков, покупателей. Исследование позиций конкурентов, а так же анализ конкурентной среды, в которой действуют предприятия, охватывает широкий спектр вопросов и требует привлечения значительного объёма информации. Анализ информации, её интерпретация позволяют специалистам вывести обоснованные оценки по каждому фактору конкуренции и охаpaктеризовывать общее положение предприятий на рынке по отношению к основным конкурентам. ...
22 02 2024 14:10:41
Статья в формате PDF 167 KB...
21 02 2024 5:14:39
В статье раскрываются новые знания, которые становятся стратегическим ресурсом, обеспечивают России статус великой державы и формирование упреждающей реакции на скрытые угрозы национальным интересам. Паспорта научных специальностей способствуют консолидации интеллектуальных ресурсов страны на самых актуальных направлениях исследований. Выявленные различия хаpaктеризуют определяющую роль паспорта научной специальности в резонансном взаимодействии с диссертационными работами, при наличии которого достигается соответствие предмета исследования паспорту научной специальности. Резонансное взаимодействие объекта и субъекта в научном творчестве при выполнении диссертационной работы составляет основной принцип интеллектуальной информационной технологии как инструмента научного творчества. ...
19 02 2024 6:58:21
Статья в формате PDF 124 KB...
17 02 2024 18:14:38
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::