Связь компактности и других свойств глобулярных белков со скоростью их сворачивания

• Автор: Богатырева, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л. Экспериментальные исследования сворачивания белков

1.2. Парадокс Левинталя и открытие механизма нуклеации в эксперименте и компьютерном моделировании
1.3. Аналитические теории по изучению сворачивания белков и решение парадокса Левинталя
1.4. Компьютерное моделирование сворачивания белков, построенное с учетом нуклеационного механизма

1.5. Модели энергетических воронок, применяемые при изучении сворачивания белков

1.6. Влияние устройства нативной структуры белковой цепи на скорость ее сворачивания
1.7. Эмпирические и биоинформатические методы предсказания скоростей сворачивания белков
1.8. Использование площади доступной растворителю поверхности белковой цепи и числа нативных контактов в ней при оценке интенсивности взаимодействий в этой цепи
1.9. Различные меры компактности структуры, используемые при изучении сворачивания белка
МЕТОДЫ
ГЛАВА 2. Критический анализ моделей энергетических воронок,
применяемых в теории сворачивания белка
2.1. Введение
2.2. Модель энергетической воронки и сворачивание белков
2.3. Воронки и Ландшафты
ГЛАВА 3. Связь площади доступной растворителю поверхности белковой
цепи с числом контактов в ней
3.1. Предварительное рассмотрение
3.2. Площадь поверхности цепи, погруженной в нативный белок, и число контактов, сформированных в таком белке
3.3. Обсуждение результатов ГЛАВА 4. Связь ряда феноменологических параметров глобулярных
белков со скоростью их сворачивания
4.1. Белки структурного класса ар имеют более округлую форму, чем белки других структурных классов
4.2. Связь параметров компактности белковой глобулы со скоростью ее сворачивания и разворачивания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Для тех случаев, когда размеры белковых цепей существенно не различаются, разработана феноменологическая теория, которая связывает структуру белков, сворачивающихся без интермедиатов, и скорость их сворачивания x . Суть ее в том, что чем дальше по аминокислотной цепи белка завязаны пространственные контакты в нативной структуре, тем медленнее белок сворачивается. Феноменологическая теория скоростей сворачивания глобулярных белков коррелирует с общей теорией, но она не учитывает зависимость скорости сворачивания от размера белка. Согласно сложившейся традиции, в этой работе под словом скорость подразумевается константа скорости. Ivv а Итак, экспериментальное и теоретическое изучение механизма самоорганизации белков привело к пониманию процесса самоорганизации и созданию грубых теоретических моделей сворачивания глобулярных белков, но мы до сих пор не знаем детальной картины сворачивания белка. Поэтому все еще продолжается поиск факторов, играющих роль в сворачивании белка и влияющих на скорость его сворачивания. Целью данной работы являлось теоретическое исследование связи кинетики сворачивания глобулярных белков3 с особенностями их структуры. В рамках этого исследования были поставлены следующие задачи. Проверить гипотезу, что любой воронкообразный энергетический ландшафт гарантирует успешное сворачивание белковой цепи. Исследовать взаимную связь двух структурных параметров порядка, используемых при теоретическом изучении сворачивания белковых цепей числа контактов в цепи и размера ее скрытой от воды поверхности. Исследовать связь ряда феноменологических параметров пространственной структуры однодоменных глобулярных белков со скоростью их сворачивания. В первой части работы был проведен критический анализ модели сворачивания белка, которая исходит не из экспериментально открытого нуклеационного механизма образования нативного состояния белка, а из предположения, что успешную модель белкового сворачивания может обеспечить любой воронкообразный вид зависимости энтропии белковой цепи от ее энтальпии. Для краткости мы будем в этой работе называть белками однодоменные водорастворимые глобулярные белки, а также отдельные глобулярные домены многодоменных белков, и, кроме того, не глобулярные, но имеющие определенную пространственную структуру маленькие пептиды. Строго говоря, в данной работе рассматриваются только белки, не имеющие в своей нативной структуре ни связей, ни ковалентных связей с лигандами. Во второй части работы был проведен анализ величин, часто используемых в качестве координаты реакции при теоретическом изучении сворачивания белка, а именно, числа нативных контактов и погруженной поверхности белка. Оказалось, что на уровне целых белковых доменов обе эти величины практически однозначно связаны друг с другом для всех способов расчета площади поверхности белка и числа нативных контактов. Последняя часть посвящена исследованию формы однодоменных глобулярных белков и отдельных белковых доменов и их связи с кинетикой сворачивания белка. Было показано, что белки структурного класса оср, в среднем, более округлые, чем белки с другим типом укладки вторичной структуры. Было дано объяснение того факта, что в среднем ар белки сворачиваются медленнее белков той же длины других структурных классов. Также был предложен ряд новых параметров, характеризующих компактность белковой глобулы, позволяющих хорошо предсказывать скорости сворачивания белковых цепей. Одним из результатов последней части данной работы являлось создание базы данных с вебинтерфейсом, содержащей большинство опубликованных на данный момент экспериментальных данных о кинетике сворачивания и разворачивания глобулярных белков. Кинетические данные для этой базы собирались в течение последних десяти лет и были использованы в теоретических и эмпирических работах нашей лаборатории и в ряде работ других лабораторий и групп. Создание этой базы данных являлось необходимой частью данной работы и, несомненно, будет полезным для многих исследователей. Веб адрес базы данных ii.