Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982

Способы свертывания и ассоциации полипептидных цепей
Сверхвторичные структуры
βξβ-Структурное образование

ßξß-Звено обычно правое. Другим распространенным элементом, который обычно относят к сверхвторичной структуре, является ßξß-звено (обозначаемое также ßxß). Оно представляет собой два параллельных ß-листа с сочленением ξ между ними. Если сочленение имеет вид неупорядоченной цепи (клубка), звено обозначают ßcß; в случае а-спирали складчатого или листа другой ß-структуры звено обозначают ßaß или ßßß. Как видно из рис. 5.12, а, такие звенья хиральны. В глобулярных белках встречаются почти исключительно правые ßξß-звенья [226—228]. Это безусловно указывает на предпочтительный путь свертывания цепи и на предпочтительную форму агрегации вторичной структуры, т. е. сверхвторичной структуры.

Предпочтительную хиральность можно объяснить асимметричными стерическими затруднениями в неупорядоченной полипептидной цепи. Правая хиральность настолько выгоднее, что этому можно попытаться дать объяснение. Как уже отмечалось выше, статистические веса конформационных состояний поли пептидной цепи благоприятствуют углам (∅, ψ) ß-складчатого листа (рис. 5.10, а). Поэтому вытянутая цепь в растворе обычно будет иметь те же значения (∅, ψ) и приобретет правый поворот, показанный на рис. 5.10, б. Если такая цепь образует петлю, то при общем правом направлении закрутки цепи ее скручивание будет увеличиваться при левой петле и уменьшаться при правой. Эта взаимосвязь проиллюстрирована на рис. 5.13. Дополнительное скручивание означает увеличение углов ∅, ψ, что видно из сравнения плоского и складчатого листов. Если исходить из углов (∅, ψ) в складчатом листе, то увеличение ∅ иψф (перемещение к верхней правой части карты) значительно более затруднено (рис. 2.5), чем уменьшение этих углов (перемещение к нижней левой части). Таким образом, в общем случае благоприятно уменьшение скручивания и петля становится правой. Очевидно, что если в процессе свертывания началось образование правой петли, то изменить направление скручивания уже трудно. Таким образом формируется правое ßξß-звено.

Рис. 5.12. Сверхвторичные структуры, включающие ß-складчатые листы. Стрелки обозначают складчатые листы.

а — ßξß-звено. Левое (сверху) и правое (снизу) сочленения ξ двух параллельных складчатых листов, образующих левую скрученную ß-структуру (рис. 5.10, г). Обычно наблюдается правое сочленение, б — укладка цепи по Россману, представляющая собой два последовательно соединенных правых участка ßаß. в — ß-зигзаг, являющийся антипараллельной трехцепочечной ß-структурой.

Рис. 5.13. Схема свертывания полипептидной цепи. Правое скручивание полипептидной цепи невозможно при образовании правой петли. В этом можно убедиться, скручивая ремень или полоску бумаги, в — полоска бумаги с правой закруткой, б — ненапряженная левая петля образуется, если сближать концы полоски бумаги, показанной на рис. а.

Сочетание двух последовательных ßaß-звеньев. К сверхвторичной структуре можно отнести также «свертыванием по Россману» [229] (рис. 5.12, б). Оно представляет собой частный случай ßξß-звена и состоит из двух последовательных ßaß-звеньев. Такое ßaßaß-звено, которое может содержать между слоями и спиралями гидрофобное ядро, было обнаружено в ряде белков [186, 230—240].