Бета-поворот - Beta turn

β повороты (также β-изгибы, крутые повороты, обратные повороты, повороты Венкатачалам) являются наиболее распространенной формой повороты - разновидность нерегулярного вторичная структура в белках которые вызывают изменение направления полипептидная цепь. Это очень распространенные мотивы в белки и полипептиды.[1][2][3][4][5][6][7][8][9] Каждый состоит из четырех аминокислота остатки (обозначены i, i + 1, i + 2 и i + 3). Их можно определить двумя способами: 1. Наличие внутри основной цепи. водородная связь между CO остатка i и NH остатка i + 3; В качестве альтернативы 2. Имея расстояние менее 7 Å между Cα атомы остатков i и i + 3. Критерий водородной связи является наиболее подходящим для повседневного использования, отчасти потому, что он дает четыре различных категории; критерий расстояния порождает те же четыре категории, но дает дополнительные типы разворотов.

Определение

Критерий водородной связи

Два бета-хода, тип I вверху и тип II внизу. На каждом изображении показаны атомы основной цепи тетрапептида, за исключением атомов водорода. Углерод серый, атомы кислорода красные и атомы азота синие. Определяющая водородная связь показана пурпурной линией.

Критерий водородной связи для бета-витков, применяемый к полипептидам, аминокислоты которых связаны транс-пептидными связями, дает всего четыре категории, как показал Венкатачалам в 1968 году. Их называют типами I, II, I ’и II’. Все они регулярно встречаются в белках и полипептидах, но тип I наиболее распространен, потому что он больше всего похож на альфа спираль, встречающиеся в пределах 3/10 спиралей и на концах некоторых классических альфа-спиралей.

Четыре типа бета-поворота различаются по углам Φ, ψ остатков i + 1 и i + 2, как показано в таблице ниже, дающей типичные средние значения. Глицины особенно распространены в аминокислоты с положительными углами Φ; за пролины такая конформация стерически невозможна, но они часто встречаются в положениях аминокислот, где Φ отрицательно.

Φi + 1ψi + 1Φi + 2ψi + 2
тип I-60-30-900
тип II-60120800
тип I '6030900
тип II '60-120-800

Атомы основной цепи типа I и I ’β-витков представляют собой энантиомеры (зеркальное отображение) друг друга. Таковы атомы основной цепи типа II и II ’β-витков.

Повороты β типа I и II связаны друг с другом, потому что они потенциально взаимопревращаются в процессе переворачивание пептидной плоскости (Поворот на 180 ° плоскости пептида CONH с небольшим изменением положения боковых цепей и окружающих пептидов). Такая же взаимосвязь существует между β-витками I ’и II’. Некоторые данные указывают на то, что эти взаимные превращения происходят в бета-витках в белках, так что кристаллические или ЯМР-структуры просто обеспечивают моментальный снимок β-витков, которые в действительности меняются местами.[10] В белках в целом все четыре типа бета-поворота встречаются часто, но I является наиболее распространенным, за ним следуют II, I 'и II' в этом порядке. Бета-витки особенно распространены на концах петель бета шпильки; у них другое распределение типов по сравнению с другими; тип I 'наиболее распространен, за ним следуют типы II', I и II.

Asx поворачивает и ST повороты напоминают бета-повороты, за исключением того, что остаток i заменен боковой цепью аспартата, аспарагина, серина или треонина. Водородная связь основная цепь - основная цепь заменяется водородной связью боковая цепь - основная цепь. 3D-компьютерное наложение показывает, что в белках они встречаются [11] как один из тех же четырех типов, что и бета-повороты, за исключением того, что их относительная частота различается: тип II ’является наиболее распространенным, за ним следуют типы I, II и I’.

Критерий расстояния

Помимо бета-витков типа I, I ’, II и II’, определенных с помощью критерия водородной связи, часто встречаются бета-витки, не связанные водородными связями, называемые типом VIII. Были идентифицированы три других, довольно редких типа бета-поворота, в которых пептидная связь между остатками i + 1 и i + 2 является СНГ скорее, чем транс; это названные типы VIa1, VIa2 и VIb. Другая категория, тип IV, использовалась для поворотов, не принадлежащих ни к одному из вышеперечисленных. Более подробная информация об этих поворотах представлена ​​в поворот (биохимия).

внешняя ссылка

Доступны два веб-сайта для поиска и изучения бета-поворотов с водородными связями в белках:

Рекомендации

  1. ^ Венкатачалам, CM (1968). «Стереохимические критерии полипептидов и белков. V. Конформация системы трех связанных пептидных единиц» (PDF). Биополимеры. 6 (10): 1425–1436. Дои:10.1002 / bip.1968.360061006. PMID  5685102.
  2. ^ Льюис, П.Н. Моманы Ф.А. (1973). «Обращение цепи в белках». Biochim Biophys Acta. 303 (2): 211–29. Дои:10.1016/0005-2795(73)90350-4. PMID  4351002.
  3. ^ Тониоло, C; Бенедетти Э (1980). «Внутримолекулярные конформации пептидов с водородной связью». CRC Crit Rev Biochem. 9 (1): 1–44. Дои:10.3109/10409238009105471. PMID  6254725.
  4. ^ Ричардсон, Дж. С. (1981). «Анатомия и таксономия структуры белка». Adv Prot Chem. 34: 167–339. Дои:10.1016 / S0065-3233 (08) 60520-3. PMID  7020376.
  5. ^ Rose, GD; Гираш Л.М. (1985). «Превращает пептиды и белки». Adv Prot Chem. 37: 1–109. Дои:10.1016 / S0065-3233 (08) 60063-7. PMID  2865874.
  6. ^ Милнер-Уайт, EJ; Поэт Р. (1987). «Петли, выпуклости, повороты и шпильки в белках». Тенденции Biochem Sci. 12: 189–192. Дои:10.1016/0968-0004(87)90091-0.
  7. ^ Wilmot, CM; Торнтон Дж. М. (1988). «Анализ и прогнозирование различных типов бета-превращения белков». Дж Мол Биол. 203: 221–232. Дои:10.1016/0022-2836(88)90103-9. PMID  3184187.
  8. ^ Сибанда, BL; Бланделл Т.Л. (1989). «Конформация β-шпилек в белковых структурах: систематическая классификация с приложениями к моделированию по гомологии, подгонке электронной плотности и инженерии белков». Дж Мол Биол. 206 (4): 759–777. Дои:10.1016/0022-2836(89)90583-4. PMID  2500530.
  9. ^ Hutchinson, EG; Торнтон Дж. М. (1994). «Пересмотренный набор потенциалов для образования β-поворотов в белках». Дж Мол Биол. 3 (12): 2207–2216. Дои:10.1002 / pro.5560031206. ЧВК  2142776. PMID  7756980.
  10. ^ Хейворд, S (2001). «Переворот пептидной плоскости в белках». Белковая наука. 10 (11): 2219–2227. Дои:10.1110 / пс 23101. ЧВК  2374056. PMID  11604529.
  11. ^ Дадди, ВМ; Nissink JWM (2004). «Мимикрия asx- и ST-поворотов четырех основных типов β-поворотов в белках». Белковая наука. 13 (11): 3051–3055. Дои:10.1110 / пс 04920904. ЧВК  2286581. PMID  15459339.
  12. ^ Лидер, ДП; Милнер-Уайт EJ (2009). «Мотивированные белки: веб-приложение для изучения небольших трехмерных белковых мотивов». BMC Bioinformatics. 10 (1): 60. Дои:10.1186/1471-2105-10-60. ЧВК  2651126. PMID  19210785.
  13. ^ Головин А; Хенрик К. (2008). «MSDmotif: изучение сайтов и мотивов белков». BMC Bioinformatics. 9 (1): 312. Дои:10.1186/1471-2105-9-312. ЧВК  2491636. PMID  18637174.