Биологический каталог




Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)

Автор Л.К.Шатаева, В.Х.Хавинсон, И.Ю.Ряднова

KAR, ARQ, 8.68 1.42 AAL, GVG,

CVP, CRP, LVL, RAL

КРН

4 7.35 0.11 KARQ 8.91 0.23 ALVL, LAPA,

PADG

5 — — Нет 8.86 -0.05 RVAAA,

VAAAL

Тропонин Т, и = 284 а. о. Аквапорин 0, и = 263 а. о.

1 3.42 _ А, Е, D. G. R 3.61 _ L. A, G, V, S,

F, R, Т, Р

2 6.79 3.37 АЕ, ЕА, ED, 6.76 3.15 LG, GA, AV,

ЕК, ER LA, VG, SL

3 7.74 0.95 AER, AED, 7.83 1.07 ALA, VAL,

ЕЕЕ, АЕЕ RAI, AIC,

ASL

4 7.96 0.22 AEDG. EAVE, 7.90 0.07 VALA, RAIC

EREK,

RAER

5 7.96 0 EAVEE — — Нет

94

чески переходим от 20-буквенного алфавита к алфавиту, состоящему из 400 знаков, для которого среднее значение энтропии F0 — 8.63 бит/знак при равновероятном присутствии всех знаков в последовательности. Однако большинство исследованных пептидов значительно короче, и далеко не все эти знаки встречаются в составе природных полипептидов.

Интересно сравнить полученные статистические данные для аминокислотных остатков в пептидной цепи с результатами вычислений для последовательности букв в английском тексте, которые сделал К. Шеннон (1963). Нулевое значение F0 для английского алфавита составляет 4.7 бит/знак. Частота появления этих букв и их сочетаний в тексте дает значения F{ = 4.14, F2 = 3.56, F2 = 3.3 бит/знак. Частотных таблиц английского текста для N > 3 в те времена не было, но аналогия полученных закономерностей очевидна.

При увеличении N значение FN учитывает все более далекие статистические связи. Предельное значение /"^зависит от длины последовательности и равняется 3.32 lg и, где п — суммарное число остатков в цепи.

Представленные данные демонстрируют постепенное уменьшение прироста энтропии при добавлении одного аминокислотного остатка к предыдущему блоку. Уменьшение Д FN равнозначно повышению информационной нагрузки на один кодирующий знак при переходе от одного аминокислотного остатка к кодирующему знаку в размере ди-, три-и тетрапептида. Наибольший вклад в уменьшение прироста энтропии &FN, т.е. в информативность, вносит число повторений одной и той же регулярной последовательности в данной цепи. Значительное количество повторов дипептид-ных блоков по сравнению с повторами квартетов не является свидетельством их повышенного информационного содержания. Наоборот, исследование статистики букв и слов в английском языке показывает, что чаще всего в нем встречаются буквы Е, Н, Т и О, а наибольшая частота употребления относится к артиклю the и предлогам of и to, т.е. к словам, не имеющим самостоятельного значения, но определяющим систему отношений между значащими словами (Шеннон, 1963).

Повторяющиеся пептидные блоки у представленных белков не содержат ни ароматических боковых групп, ни гистидина и различаются по содержанию ионогенных и неполярных аминокислотных остатков. При сравнении данных табл. 6 и 8 можно увидеть, что в состав повторяющихся блоков входят только остатки аминокислот, занимающие первые 9 разря-

95

дов частотности. Наиболее гидрофильные блоки встречаются у тропонина Т, наиболее гидрофобные — в составе аквапо-рина 0.

Сравнение данных табл. 7 и 8 показывает, что регуляторный белок Р-57 и нейропептиды, принадлежащие к одной функциональной системе, имеют в своих структурах одинаковые димеры и близкие по структуре тетрамеры GEDA и AEDA. Напомним, что 4 аминокислотных остатка представляют собой пространственно завершенный оборот а-спирали без жесткости этой спирали (см. выше, раздел 2.2), и это позволяет теграпептидным блокам подстраиваться к другим макромолекулам со спиральной конформацией, меняя в допустимых пределах шаг собственной спирали.

Если придерживаться того определения, что здравый смысл — это последовательность суждений, устойчивая к воздействию хаотической внешней информации, то представленные в табл. 8 блоки можно назвать «здравомыслящими», так как они возникли и сохраняются на протяжении тысячелетий среди менее упорядоченных участков пептидной цепи. То, что они повторяются в структуре белка, свидетельствует о важности их информационной нагрузки. Обсуждая проблему повышения надежности информационных каналов мозга и вычислительной машины, Н. Винер отмечал важность дублирования механизмов передачи информации: «Вряд ли можно думать, что передача важного сообщения поручается одному нейронному механизму. Подобно вычислительной машине, мозг, по всей вероятности, действует согласно одному из вариантов знаменитого принципа, изложенного Льюисом Кэрроллом в „Охоте на снарка": „Что три раза скажу, тому верь"» (Винер, 1983. С. 224).

Представленное в табл. 8 увеличение FN по мере удлинения анализируемых блоков отражает поэтапный прирост информации в последовательности как разницу средних значений энтропии при увеличении блока на один аминокислотный остаток. Это не очень точная мера, так как распределения вероятностей для димеров, тримеров и более длинных блоков весьма широки. Более точная оценка прироста информации, отнесенного к удлинению соседних блоков, возможна при расчете средних значений разности энтропии для каждого этапа удлинения блока (Эйген, Вин-клер, 1979).

Представленный метод расчета статистической энтропии пептидной цепи — простейший из используемых, так как он несложен для вычислений. Однако система РП, определяю-

96

щая непрерывный спектр (континуум) регуляторных функций организма, характеризуется не только набором пептидов, но и их природной иерархией. Для выявления периодических и когерентных сигнальных последовательностей в подобных системах используются методы корреляционного анализа. В последнее время для оценки информации линейной последовательности знаков широко используется метод анализа непараметрических, или ранговых (rank), корреляций (Климонтович, 1999).

Следует, однако, подчеркнуть, что мера информации при всех статистических методах расчета установлена на основе математических, а не биохимических соображений. Оправданием их использования служат эмпирические наблюдения, которые показывают, что любые изменения состояния молекулы, при которых повышаются ее анизотропия или компактность упаковки, сопровождаются уменьшением энтропии и соответствующим увеличением информативности. В частности, значения стандартной энтропии катионных форм аминокислот и олигопептидов в растворе значительно выше стандартной энтропии их цвиттерионных форм (Biochemical microcalorimetry, 1969), т. е. количество информации, заключенной в молекуле цвиттериона, выше, чем в соответствующем катионе. Денатурация белковой макромолекулы, вызванная разрушением нативной структуры, сопровождается, как правило, повышением энтропии. Наоборот, переход полипептидной цепи из глобулярного состояния в а-спираль, т. е. переход от беспорядка к упорядоченности, сопровождается понижением энтропии и соответствующим повышением информационного содержания (Lumry, Rajen-der, 1970; Волькенштейн, 1981).

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65

Скачать книгу "Пептидная саморегуляция живых систем (факты и гипотезы)" (1.73Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.10.2019)