Задачи конформационного анализа комплекса биополимеров

• Автор: Мильчевский, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Общая характеристика работы

Глава I. Обзор литературы

Глава II. информационный анализ моделирующих коллаген полипептидов

П.1. Введение

П.2. Тройные комплексы V и V И З. Тройные комплексы 23 и 22

II.4. Результаты и обсуждение

Глава III. Конфирмационные расчеты пространственной структуры полной молекулы коллагена III человека

III.1. Введение

1П.2. Конформационный расчет полной молекулы коллагена

1.3. Развитие метода пошаговой множественной регрессии для анализа результатов конформационных расчетов
1.4. Результаты и обсуждение
Глава IV Расчет т рехмерных структур участков нолипептидных цепей коллагенов, включающих замены аминокислот, происходящие вследствие мутаций, вызывающих тяжелые патологии коллагеновые болезни
IV. 1. Введение
IV.2. Исследование однонуклеотидного полиморфизма в коллагене Ш человека
IV.3. Результаты и обсуждение
Литература


Показано, что при отсутствии дополнительных начальных условий в любой части коллагеновой молекулы генерируется трехспиральная структура с симметрией, соответствующей симметрии дифракционной картины коллагена. Таким образом, рассчитанная структура удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым рентгенографическими экспериментами. Установлено, что последовательность аминокислот, не изменяя типа симметрии спирали, определяет чередование вдоль цепи участков с одной и двумя водородными связями на трипептид. При этом водородные связи и в первом и во втором случаях имеют СОгруппу второго остатка в качестве акцептора Нсвязи, 1МНгруппу глицина в качестве первого донора протона. В случае, если вторым остатком в триплетах глиху является аминокислота, у СОгруппы второго остатка появляется второй, соединенный с ним донор ИНгруппа второй аминокислоты соседней, второй цепи. Таким образом, была обоснована двусвязная модель структуры коллагена и нашли объяснение многочисленные физикохимические данные, прежде всего данные о роли тройной спирали в дополнительной стабилизации участков пространственной структуры коллагенов без пролинов во вторых положениях триплетов аминокислот. Показано, что СОгруппы остатка глицина и третьего по цепи остатка находятся на поверхности тройного комплекса макромолекулы коллагена и симметрически эквивалентны друг другу. Это определяет независимость гидратации макромолекулы коллагена от последовательности аминокислот, т. Вместе с тем симметрическая эквивалентность основных гидратируемых групп определяет возможность создания единой кооперативной сетки водородных связей воды вдоль макромолекулы, не зависящей от последовательности аминокислот, что впервые объясняет эффекты изотопного замещения водорода на дейтерий, установленные В. Показано, что энергия гидратации на порядок больше, чем энергия межцепных Нсвязей, что количественно иллюстрирует качественный вывод. Метод пошагового регрессионного анализа развит для нахождения зависимости конформационной энергии от последовательности для общего случая линейных структур, в частности для фибриллярных белков. Этим методом впервые проведено детальное исследование распределения конформационной энергии вдоль всей макромолекулы коллагена, содержащей аминокислот в каждой из трех цепей. Показано, что наилучшей системой независимых переменных для регрессионной модели распределения конформационной энергии вдоль цепи является система дискретного распределения отдельных остатков вдоль цепи. Это позволило обосновать аддитивность вклада отдельных аминокислотных . Эго дает возможность использовать полученные значения конформационных энергий, определяющих структуру фрагментов коллагеновых молекул, и соответствующие регрессионные коэффициенты для построения термодинамической модели коллагенов. Важным следствием полученных статистических результатов является наглядная демонстрация того, что термодинамическая и кинетическая стабильность коллагенов может регулироваться точечными мутациями. Практическое значение работы. Впервые рассчитаны структуры, содержащие последовательности аминокислот, приводящие к патологиям соединительной ткани и тяжелым клиническим последствиям. Неожиданным результатом расчетов было установление не только возможности сохранения коллагенового типа структуры в местах мутаций, но даже и увеличения значений конформационной энергии соответствующих фрагментов. Основные изменения энергетических характеристик связаны с изменениями условий гидратации вследствие деформации поверхности трехцепного комплекса, что ведет к нарушению фибриллогенеза. Установлены отличия возможных дефектов фибриллогенеза при различных точечных мутациях в коллагенах человека. Разработанные рподходы позволяют предсказывать типы возможных дефектов коллагеновых фибрилл при различных мутациях, в том числе и неточечных. Апробация работы. Различные разделы настоящей работы докладывались на следующих научных конференциях II съезд биофизиков России Москва на VII Российский национальный конгресс Человек и лекарство. Москва на II международной конференции по биоинформатике регуляции генома и структуры Новосибирск . Публикации. Основные результаты работы изложены в 6 работах.