Введение к работе
Актуальность проблемы. Установление пространственной структуры и динамики поведения биологически активных молекул в условиях, моделирующих природные, является важнейшей предпосылкой для проведения исследований структурно-функциональных отношений на молекулярном уровне. К наиболее эффективным методам получения такой информации относится метод спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Большой прогресс в развитии этого метода связан не только с совершенствованием экспериментальных методик и приборной базы, но и с развитием методов интерпретации экспериментальных данных, таких, как дистанционный геометрический алгоритм или метод переменной целевой функции, которые в настоящее время позволяют исследовать пространственную структуру не только пептидов, но и небольших белков. Хотя эти методы продемонстрировали свою эффективность, они предъявляют достаточно жесткие требования к используемым экспериментальным данным, к которым в первую очередь следует отнести непротиворечивость системы кросс-пиков ядерного эффекта Оверхаузера (ЯЭО) и наличие достаточного числа межостаточных ЯЭО-контактов. К сожалению, в ряде случаев для молекул, обладающих высокой степенью подвижности, или в условиях, наиболее интересных с точки зрения исследования функции молекулы, получить экспериментальные данные нужного качества бывает очень трудно или даже невозможно. В этом случае практически единственным способом получения необходимой структурной информации остается развитие и применение таких методов интерпретации экспериментальных данных, которые позволили бы снять эти ограничения.
Цель работы. 1. Разработка новых методов анализа данных 'Н ЯМР-спектроскопии, основанных на подходах, развиваемых в
рамках метода молекулярного моделирования, и позволяющих получить пространственные структуры молекул из недостаточно информативных или неоднозначно интерпретируемых экспериментальных данных.
-
Определение полной пространственной структуры комплекса грамицидина А с цезием и исследование конформационной подвижности аминокислотных остатков, реализующейся в этой молекулярной системе.
-
Определение пространственной структуры физиологически активного пептида uM^o(-Gly-DSIP-) в условиях, моделирующих его связывание с рецептором.
Научная новизна и практическая ценность работы. Разработаны методы анализа данных *Н ЯМР-спектроскопии, позволяющие получать пространственные структуры молекул пептидной природы из недостаточно информативных или неоднозначно интерпретируемых экспериментальных данных.
Использование разработанных методов позволило получить полную пространственную структуру и исследовать подвижность боковых цепей аминокислотных остатков комплекса грамицидина А с ионами цезия, являющегося модельной системой для изучения ионной проводимости биологических мембран. Выявлен минимально необходимый набор конформаций, позволяющий объяснить совокупность структурно-противоречивых экспериментальных данных. Показано, что наблюдающаяся в исследуемой молекулярной системе подвижность боковых цепей реализуется в виде конформационных перестроек по наикратчайшим траекториям в пространстве торсионных углов у}%2. Полученные результаты важны для изучения механизмов ионной проводимости биологических мембран и понимания природы молекулярной подвижности.
На основе недостаточно информативных экспериментальных данных, полученных в условиях, моделирующих связывание молекулы пептида с рецептором
(раствор DM SO), определена пространственная структура пептида nHoo(-Gly-DSIP-), являющегося физиологически активным аналогом пептида дельта-сна. Показано, что конформация, реализующаяся в растворе DMSO, обладает рядом интересных структурных особенностей. Выявленные структурные особенности и проведенные расчеты потенциала электростатического поля позволили высказать предположение о роли отдельных аминокислотных остатков в связывании молекулы nnioio(-Gly-DSIP-) с рецептором. Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых эффективных лекарственных препаратов на основе пептида дельта-сна.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались на Третьем международном симпозиуме по биоорганической химии (Дагомыс, 1995г.). Публикации. По материалам диссертации опубликовано четыре работы в международных изданиях.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы и двух частей, в которых изложены основные результаты исследования, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на страницах, содержит 42- таблиц и Ф рисунков. Список цитируемой литературы включает^ О наименований.