Теория скоростей сворачивания глобулярных белков

• Автор: Иванков, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 105 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Экспериментальные исследования кинетики самоорганизации белков.

1.1.1. Процедура экспериментального исследования кинетики и термодинамики сворачивания белков.

1.1.2. Открытие механизма нуклеации.

1.2. Аналитические теории и теоретические работы по изучению сворачивания белков.

1.3. Эмпирические методы предсказания скоростей сворачивания белков. ГЛАВА 2. ТЕОРИЯ 1МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗВОРАЧИВАНИЯ БЕЛКА.

2.1. Модель последовательного разворачивания белка.

2.2. Свободная энергия полусвернутой белковой цепи.

2.3. Скорость элементарного шага.
2.3.1. Экспериментальная оценка скорости конформационной перестройки аминокислотного остатка.
2.4. Алгоритм расчета скорости сворачиванияразворачивания белка.
2.5. Алгоритм расчета ядра сворачивания белка.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1. Моделирование процесса сворачиванияразворачивания белка.
3.1.1. Предсказание скорости сворачиванияразворачивания белка в окрестности точки термодинамического равновесия.
3.1.2. Предсказание вовлеченности аминокислотных остатков белка в ядро сворачивания в точке термодинамического равновесия.
3.2. Эмпирические зависимости что можно сказать о скорости сворачивания без моделирования процесса сворачивания белка
3.2.1. Предсказание скорости сворачивания белка по его трехмерной
структуре.
3.2.2. Предсказание скорости сворачивания белка по его аминокислотной
последовательности.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БЛАГОДАРНОСТИ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Со времен опытов Анфинсена проблема сворачивания белка стала физической ее также называют проблемой сшюорганизации белка и до сих пор является одной из самых важных и актуальных проблем биофизики. В ходе экспериментальных и теоретических исследований самоорганизации белка возникло множество вопросов Как белок находит нативную структуру из астрономического числа возможных Каков механизм сворачивания белка Чем определяется скорость1 и путь сворачивания белка На некоторые вопросы ответы уже получены, на другие едва намечены. Для этого нами, вопервых, разработан метод анализа сети путей сворачиванияразворачивания белков с известной трехмерной структурой, основанный на решении системы кинетических уравнений, написанных для всех полусвернутых структур, возникающих в процессе сворачивания белка. Предложенный метод был успешно применен для расчета скоростей сворачивания и разворачивания более чем белков с экспериментально исследованной на сегодняшний день кинетикой сворачивания. Этот метод также позволяет более или менее удовлетворительно предсказывать локализацию ядер сворачивания белков. Вовторых, нами предложены два феноменологических метода, которые позволяют проще и быстрее при той же эффективности предсказывать скорость сворачивания белка в биологических условиях, когда нативная структура намного стабильнее развернутой. Для использования первого метода необходимо знать трехмерную структуру белка скорость сворачивания предсказывается по среднему числу остатков, разделяющих атомы, контактирующие в нативной структуре. Для второго метода нужно знать только число неспиральных остатков в нативной структуре белка, которое может быть успешно определено по одной лишь первичной структуре белка. Согласно сложившейся традиции, в этой работе под словом скорость мы подразумеваем константу скорости. Для краткости мы будем называть белками однодоменные водорастворимые глобулярные белки, а также отдельные глобулярные домены многодоменпых белков, и, кроме того, нс глобулярные, но имеющие определенную пространственную структуру маленькие пептиды. Строго говоря, в данной работе рассматриваются только белки, не имеющие в своей нативной структуре ни ББ связей, ни ковалентных связей с лигандами. СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ. Сокращенные названия белков, исследованных в работе, и соответствующие им полные названия приведены в Таблице 1 Приложения Б. ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Экспериментальные исследования кинетики самоорганизации белков. Процедура экспериментального исследования кинетики и термодинамики сворачивания белков. Поскольку данная работа посвящена предсказанию скоростей сворачивания белков, мы остановимся на том, как экспериментально измеряются скорости сворачивания и разворачивания белков. Перед исследованием кинетики самоорганизации белка принято проводить равновесное исследование белка . . Таблице 1 Приложения Б. Рис. Равновесное исследование сворачиванияразворачивания белка. Зависимость интенсивности сигнала триптофановой флуоресценции в произвольных единицах от концентрации денатуранта мочевины, наблюдаемой для концевого домена виллина при С. Кружками обозначены измеренные значения интенсивности, сплошной линией наилучшим образом проведенная кривая согласно переходу всеилиничего. Рисунок взят из работы . Доля населенности денатурированного кривая, проведенная через сплошные кружочки и нативного кривая, проведенная через остальные символы состояний гистидннсодержащего фосфатиерсносящего белка в зависимости от коцентрации денатуранта при С. Измерения проводились следующими методами квадратики, интенсивность спектра КД в дальней УФ области крестики, интенсивность спектра КД в ближней УФ области плюсики, интенсивность сигнала I5 кросспиков ЯМР, наблюдаемой для нативной структуры сплошные кружочки, интенсивность сигнала ,5 кросспиков ЯМР, наблюдаемой для денатурированной структуры пустые кружочки, интенсивность сигнала, получаемого от меченного дейтерием го лейцина. Пунктиром обозначен уровень, отмечающий середину перехода, когда населенности свернутого и денатурированного состояний равны. Рисунок взят из работы v .