МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ТРИТИЕВОЙ ПЛАНИГРАФИИ

Богачева Е. Н., Мороз А. П., Шишков А. В., Томашевич К. В., Баратова Л. А.
Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН,, 117977 Москва; * Химический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 117234 Москва; ** НИИФХБ им. А.Н. Белозерского, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Метод тритиевой планиграфии основан на неспецифическом мечении тритием углеводородных фрагментов аминокислотных остатков белков, находящихся на поверхности макромолекулы (глубина проникновения атомов трития составляет 3-5 Е). Это позволяет получить исчерпывающую информацию о доступной поверхности макромолекул. Тритиевая планиграфия может быть применена для воссоздания трехмерной структуры белков по данным о доступности аминокислотных остатков мечению тритием. Полуэмпирический алгоритм, примененный для глобулярных белков, включает: экспериментальное определение профиля доступности аминокислотных остатков, полученного при бомбардировке белка пучком горячих атомов трития; компьютерное моделирование эксперимента; теоретическое предсказание элементов вторичной структуры в белке; компьютерную имитацию облучения тритием изолированных элементов вторичной структуры и построение профилей доступности элементов вторичной структуры; выявление контактов между элементами вторичной структуры при сопоставлении экспериментального и расчетных профилей доступности; укладку элементов вторичной структуры в пространственную модель с использованием выявленных гидрофобных зон контакта по принципу их максимального перекрывания. Объектами исследования были глобулярные белки: миоглобин, парвальбумин карпа, l-кро-репрессор, лизоцим и a-лактальбумин человека. Наличие данных рентгеноструктурного анализа для всех этих белков позволяло оценить корректность предлагаемых моделей. Установлено, что результаты моделирования хорошо совпадают с пространственной структурой этих белков, полученной на основании рентгеноструктурных данных, при соблюдении следующих правил: построение пространственных моделей проводится путем последовательной укладки элементов вторичной структуры в направлении от N- к С-концу полипептидной цепи; кофакторы и другие группы, ковалентно присоединяющиеся к белку в процессе трансляции, рассматриваются как единое целое с соответствующим элементом вторичной структуры; в a/b-структурных белках a-спирали и b-домены рассматриваются как отдельные элементы при сборке; дисульфидные связи образуются на конечной стадии, когда пространственная структура белка практически сформирована.