Принципы структурной организации белков - Г. Шульц 1982
Модели, изображение и документация белковых структур
Абстрактные представления о свертывании цепи
Графики для углоз основной цепи
До сих пор мы обсуждали запись молекулярной структуры с помощью декартовых координат ее атомов. Однако для некоторых целей, в особенности при теоретическом анализе белковых структур, необходимо привлекать также иные, более абстрактные представления.
Основная цепь полностью описывается набором углов (—, ψ). Как обсуждалось в гл. 2, свертывание цепи может быть полностью описано двугранными углами основной цепи — и ψ при каждом Са-атоме (только ψ для N-концевого Са-атома и только — для Са-концевого Са атома). Эти углы можно представить в виде точек на карте (—, ψ) (рис. 2.4), однако для идентификации углов все точки должны быть снабжены порядковыми номерами Са-атомов. Такая карта оказывается громоздкой, трудно читаемой, и потому она неудовлетворительно представляет структуру.
Рис. 7.9. Линейное представление двугранных углов основной цепи N-концевой части химотрипсина [402].
Черная точка отвечает значению —, кружок — ψ; для каждого остатка значення двух углов соединены. Отчетливо проявляются вторичные структуры. На рисунке обозначены реверсивные повороты цепи типов I, II, III и ß-структура. а-Спирали обнаруживаются последовательными короткими линиями вблизи —60°.
Более удобный способ был предложен Баласубраманианом [402]. На основании карты (—, ψ) он получил линейный график зависимости углов — и ψ от порядкового номера остатка, как это показано на рис. 7.9. График имеет то преимущество, что с его помощью можно легко установить углы (—, ψ) данного остатка. Кроме того, он эффективно выявляет области вторичной структуры.
Рис. 7.10. Представление основной цепи виртуальными связями между атомами Са. Цепь полностью описывается значеннями виртуальных двугранных углов аi, определяемыми атомами Cai-1, Cai, Cai+1, и значениями виртуальных валентных углов τi. Такое описание использовано для построения проволочной модели основной цепи (рис. 7.3, в). В упрощенном представлении тi можно рассматривать как функцию ai[30] и основная цепь в этом случае будет описываться только одним независимым параметром на остаток.
Виртуальные связи Са—Са упрощают представление свертывания цепи. При другом способе представления свертывания цепи пептидный остов обозначается только Са-атомами и виртуальными связями между ними, как показано на рис. 7.10. Укладка цепи в этом случае описывается виртуальными валентным и двугранным углами [30, 403]. Геометрия пептидной связи ограничивает значение виртуального валентного угла интервалом приблизительно от 80° до 160°, тогда как на виртуальный двугранный угол первоначально не налагается никаких ограничений. Однако из-за стерических трудностей может реализоваться примерно половина возможных комбинаций углов. Это представление было использовано для описания свертывания цепи [404]; оно полезно также при изготовлении проволочных моделей (рис. 7.3, в). Более подробное представление основной цепи с использованием виртуальных Са-связей обсуждается в [403] и [405].