Практическая химия белка - А. Дарбре 1989

Предсказание конформации пептидов и белков
Недостатки традиционных методов

В изложенном выше традиционном подходе имеется много неясностей; некоторые из них обсуждаются в настоящем разделе. Робсон с сотр. [67] выделил наиболее серьезные проблемы, которые следует решить уже в ближайшие годы.

1) Необходимо получить более удачные потенциальные функции, которые должны содержать более обоснованные параметры и удовлетворять большему числу тестов.

2) Следует перейти к нежесткой геометрии с варьируемыми длинами связей и, главное, варьируемыми валентными углами.

3) Поскольку биопептиды действуют в воде, а в большинстве экспериментов используются другие, весьма разнообразные растворители, нужно разработать методы, учитывающие влияние среды.

4) Существующие методы предсказывают конформации с наименьшей потенциальной энергией Е(Х), а наблюдаемые в действительности конформации имеют наименьшую свободную энергию F(X). Поэтому предсказательные методы должны рассчитывать именно величину свободной энергии, что означает Необходимость учета энтропийной составляющей.

5) Рассмотренные методы основаны главным образом на поиске конформации с наименьшей энергией путем рассмотрения большого числа вариантов, что трудно выполнимо для сложных молекул типа белков. Действительно, даже автоматическая (машинная) минимизация, предназначенная для поиска наименьшего значения функции типа Е(Х), мало пригодна для этой цели, так как соответствующая поверхность потенциальной энергии содержит много локальных минимумов, в которых поиск останавливается. Таким образом, для сложных молекул предстоит преодолеть проблему множественности минимумов.

И наконец, изучение непептидных молекул обязывает нас пополнить список проблем, требующих решения. Дело в том, что обычно используемые потенциальные функции описывают взаимодействия между центрами атомов, совпадающими с положениями ядер. Однако в атомах имеются некоторые электроны, например электроны неподеленных пар, для которых характерно, что электронная плотность локализована на некотором расстоянии от ядра. Тем самым форма некоторых типов атомов далека от сферической. В этом и кроется сущность данной проблемы, которая важна и в случае изучения пептидных молекул. Для преодоления подобного затруднения может служить метод орбитального силового поля, предложенный Платтом и Робсоном [51].