Учебный сайт Алены Корягиной

Остовные водородные связи и элементы вторичной структуры в белке АТФазы VirB4

Водородная связь возникает между водородом, связанным с электроотрицательным атомом, и другим электроотрицательным атомом. Благодаря водородным связям между атомами главной цепи: водородом NH-группы и кислородом СО-группы, молекула белка принимает различные пространственные структуры. К основным вторичным структурам белка относятся α-спираль и β-лист.

Рассмотрим строение одной α-спирали из белка VirB4 АТФазы (рис.1). Собственно в α-спирали водородная связь (рис.2 черный пунктир) образуется между водородом NH-группы и кислородом СО-группы, находящейся на четвертом по счету относительно аминогруппы аминокислотном остатке. Водородные связи направлены вдоль оси спирали. Рассмартриваемая спираль является правозакрученной. Она состоит из 6 витков и содержит 22 аминокислотных остатка, следовательно, на один виток приходится примерно 3,7 аминокислотного остатка. Общая длинна α-спирали составляет 33,73 Å, а значит высота одного витка равна 5,62 Å. Самая длинная водородная связь в данной α-спирали равна 3,44 Å, а самая короткая — 2.79 Å.

Рис.1. Рассматриваемая α-спираль из белка VirB4. α-спираль представлена в ленточной модели, все остальное в проволочной. Цепь В — голубая, С — сиреневая. Рисунок получен с помощью программы Jmol.	Рис.2. Строение α-спирали из белка VirB4. Раскраска атомов: серые — атомы углерода, голубые — атомы азота, красные — кислорода. Черным пунктиром обозначены водородные связи. Рисунок получен с помощью программы Jmol.

Теперь рассмотрим строение β-листа (рис.3.). Рассматриваемый β-лист состоит из 11 тяжей. Каждый тяж состоит из остовной цепи белка, от которой перпендикулярно плоскости всего листа отходят боковые цепи. Цепи могут быть ориетированы в противоположных направлениях, тогда расположение тяжей будет антипараллельным, или в одном направлении, тогда — параллельным. Стабилизация данной вторичной структуры происходит за счет водородных связей, образующихся между водородом NH-группы одного тяжа и кислородом СО-группы соседего тяжа. Считается, что тяжи в β-листе располагаются паралельно друг другу, но на самом деле тяжи несколько изогнуты, в результате чего β-лист слегка закручивается, что мы можем заметить на рисунке 3. За счет закрученности мы не можем рассмотреть подробно строение бета-листа на одном рисунке, поэтому было создано три русунка (рис.4,5,6.), на которых при разном повороте хорошо виден тот или иной участок листа. Для удобства описания тяжи были условно пронумированы от 1 до 11. На рисунке 4 хорошо видны первые шесть тяжей. По ориентации цепей все тяжи являются параллельными. Водородные связи показаны черным пунктиром.

Рис.3. β-листы из белка VirB4. β-лист представлен в ленточной модели, все остальное в проволочной. Цепь В — голубая, С — сиреневая. Рисунок получен с помощью программы Jmol.	Рис.4. Строение β-листа из белка VirB4. 1-6 тяжи. Раскраска атомов: серые — атомы углерода, голубые — атомы азота, красные — кислорода. Черным пунктиром обозначены водородные связи. Рисунок получен с помощью программы Jmol.

На следующем рисунке (рис.5.) рассматриваются тяжи с 6 по 9. Тяж 6 и тяж 7 направлены одинаково, следовательно, они параллельны, а вот тяжи из пар 7-8 и 8-9 направленны в разные стороны, значит эти пары антипараллельны. Так же на данном рисунке мы можем обратить внимание, что водородные связи в параллельных и антипараллельных парах тяжей ориентированы по-разному и образуют циклы из разного количества атомов: в антипараллельных водородные связи одноориентированы (параллельны) и образуют циклы из 10 и 14 атомов (циклы чередуются), а в паралельных водородные связи располагаются под углом друг относительно друга и образуют 12-атомные циклы. На последнем рисунке 6 изображены тяжи 9, 10 и 11. Они антипараллельны.

Рис.5. Строение β-листа из белка VirB4. 6-9 тяжи. Раскраска атомов: серые — атомы углерода, голубые — атомы азота, красные — кислорода. Черным пунктиром обозначены водородные связи. Рисунок получен с помощью программы Jmol.	Рис.6. Строение β-листа из белка VirB4. 9-11 тяжи. Раскраска атомов: серые — атомы углерода, голубые — атомы азота, красные — кислорода. Черным пунктиром обозначены водородные связи. Рисунок получен с помощью программы Jmol.

Смотрите также другие внутримолекулярные взаимодействия:

• внутримолекулярные взаимодействия боковых цепей — солевые мостики и водородные связи, не являющиеся солевыми мостиками;
• гидрофобные взаимодействия;
• дисульфидные мостики.