Dipeptida de aminoacizi: mică, dar încă influentă după 50 de ani

dec. 22, 2021
admin

Conformația unui lanț polipeptidic poate fi descrisă cu o bună acuratețe în termenii unui set unic de valori ale unghiurilor de torsiune ale coloanei vertebrale – două pentru fiecare reziduu de aminoacid – numite ϕ și ψ (Fig. 1); lungimile și unghiurile de legătură primesc valori canonice fixe, iar legătura peptidică care leagă reziduuri succesive este, de asemenea, fixată ca o structură plană. Așa cum au demonstrat Ramachandran și colaboratorii cu aproape 50 de ani în urmă (1), este ușor de cartografiat distribuțiile de conformații polipeptidice exprimate în termeni de unghiuri de torsiune ϕ și ψ în grafice 2D, care au devenit de atunci cunoscute sub numele de diagrame Ramachandran. Acești autori au analizat conformațiile disponibile pentru un singur reziduu dintr-un lanț polipeptidic în termenii unui model simplu care includea, pe lângă un singur reziduu de aminoacid, părți din reziduurile învecinate până la atomii de carbon α imediat precedenți și următori și, astfel, includea cele două grupări peptidice plane; acestui model i-au dat numele (nesistematic) de dipeptidă. Atunci când au presupus raze atomice standard și au interzis conformațiile cu suprapunere atomică, au constatat că relativ puține combinații ale celor două unghiuri de torsiune variabile au produs structuri favorabile fără suprapunere atomică (gri umbrit în Fig. 1). În PNAS, Avbelj și colaboratorii (2) prezintă noi informații privind distribuția conformației peptidelor în soluție.

Avbelj și colaboratorii (2) constată diferențe semnificative în proporția celor trei conformații între dipeptide de diferiți aminoacizi și au reușit să măsoare schimbările cu compoziția, temperatura, starea de ionizare a lanțului lateral și compoziția solventului, care sunt bine cunoscute ca afectând conformația lanțurilor desfășurate (5). Conformația reziduurilor din lanțurile scurte se distribuie aproximativ ca cea a reziduurilor din dipeptide. Interacțiunea dintre reziduurile din lanțurile scurte este minimă, deoarece atomii Cα ai reziduurilor succesive sunt separați de trei legături, dintre care una este legătura peptidică rigidă (6). Pe măsură ce lanțurile devin mai lungi, interacțiunile cooperative cu rază medie de acțiune favorizează formarea unor porțiuni de structură α-helicoidală. Cu toate acestea, amploarea formării de helixuri necesită o compoziție favorabilă a aminoacizilor, în ceea ce privește propensiunea intrinsecă a reziduurilor pentru helixuri și factori precum prezența interacțiunilor de stabilizare a helixurilor între lanțurile laterale. Aceste condiții au fost stabilite prin investigații extinse (de exemplu, ref. 7). Pe măsură ce lanțurile devin și mai lungi, sunt posibile interacțiuni suplimentare cu rază lungă de acțiune între lanțurile laterale. În special, atracția dintre lanțurile laterale hidrofobe poate duce la formarea unor structuri colapsate, dar nu foarte ordonate – așa-numitele globule topite. Aceste globule topite se pot forma, de asemenea, ca intermediari în procesul de formare a conformației pliate, biologic active, a unei proteine din starea desfășurată (8).

Deocamdată, rămâne să se stabilească o legătură completă între aceste diferențe de preferință conformațională și diferențele de structură moleculară și interacțiuni moleculare, lucru care este cel mai bine abordat cu ajutorul simulărilor moleculare. Cu toate acestea, diferitele câmpuri de forță care sunt utilizate pe scară largă nu concordă bine între ele în ceea ce privește distribuțiile conformaționale ale dipeptidelor de alanină și glicină în soluție apoasă (9). Avbelj și colaboratorii (2) subliniază faptul că detaliile distribuțiilor nou măsurate ar trebui să servească drept referință cheie pentru producerea unui câmp de forță rafinat, care poate fi apoi utilizat cu mai multă încredere în simulările de polipeptide desfășurate în soluție. Cel mai important, ne putem aștepta ca această acuratețe sporită să îmbunătățească în mod semnificativ acuratețea simulării replierii proteinelor mici cu utilizarea reprezentării atomice și a solvării explicite, care a fost realizată recent datorită creșterii puterii calculatoarelor și îmbunătățirii metodelor de simulare (10, 11). Determinarea de rutină a structurii proteinelor mici prin pliere simulată, ca alternativă la cristalografia cu raze X și la spectroscopia RMN, pare să fie la un pas. Acuratețea câmpurilor de forță utilizate în aceste simulări va fi atunci de cea mai mare preocupare.

Footnotes

  • ↵1E-mail: hermans{at}med.unc.edu.
  • Contribuții ale autorilor: J.H. a scris lucrarea.

  • Autorul nu declară niciun conflict de interese.

  • Vezi articolul însoțitor de la pagina 1794 din numărul 5 al volumului 108.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.