Нарощенные пряди: Упс ! Страница не найдена !

13 принципов ухода за нарощенными волосами

Наращивание волос позволяет всего за несколько часов перевоплотиться из озорной девчушки с реденькой, мальчиковой стрижкой в утончённую леди с густыми, длинными локонами. Если ты тоже подумываешь воспользоваться этой процедурой, желая кардинально сменить имидж или очаровать парней из твоего окружения, тебе не помешает узнать о принципах ухода за волосами после наращивания.

Какие бывают виды наращивания волос

Сегодня существует множество технологий наращивания волос, однако все одни подразделяются на две основные группы:  горячее (капсульное) и холодное. Горячее наращивание подразумевает использование кератиновых или протеиновых капсул, которые под воздействием высоких температур спаивают собственные и донорские локоны между собой, увеличивая длину и густоту волос. Подобная процедура характерна для английского, итальянского и французского наращивания волос.

Холодное наращивание осуществляется с помощью специального клея (испанская технология), металлических колец или  силиконовых лент. Подобная процедура позволяет избежать пагубного воздействия высоких температур на «родные» волосы. Однако срок ношения прядей, прикреплённым «холодным» способом, составляет всего 1-2 месяца, в то время как после горячего наращивания локоны могут держаться до полугода.  Продолжительность этого периода зависит не только от профессионализма мастера, но и от качества ухода за нарощенными прядями после процедуры. Об этом мы и поговорим далее.

Принципы ухода за нарощеными волосами

Как мыть нарощенные волосы

  1. Первое мытьё волос следует проводить не ранее чем, через 2 дня после процедуры, чтобы крепления успели хорошо зафиксироваться, и локоны не отпали раньше времени.
  2. Мыть волосы лучше под душем, чтобы голова находилась в вертикальном положении. Это позволит избежать чрезмерного спутывания прядей.
  3. Шампуни следует выбирать с нейтральным рН (равным 7) и увлажняющим действием, желательно из линейки средств, разработанных специально для нарощенных волос. Ни в коем случае нельзя пользоваться шампунями для сухих волос, это приведёт к ухудшению и быстрому вычёсыванию нарощенных прядей. Наносить шампунь следует мягкими массажными движениями, без интенсивного втирания и трения.
  4. Бальзам для волос наносится по всей длине прядей, исключая участки крепления. Смывать его следует чистой, тёплой водой, без использования уксуса или лимонной кислоты, поскольку эти вещества могут повредить капсулы.
  5. При вытирании мокрых волос следует избегать резких движений, аккуратно высушивая локоны махровым полотенцем по направлению сверху вниз.
  6. Сушить нарощенные волосы лучше естественным способом, особенно, если они были прикреплены методом горячего наращивания. Также рекомендуется отказаться от плоек, щипцов и прочих электроприборов для укладки.

Как расчёсывать и укладывать нарощенные волосы
  1. Для расчёсывания нарощенных локонов следует приобрести специальную щётку с мягкими, редкими зубчиками, обязательно, без шариков на конце. Пользуясь обычной расчёской, можно повредить места соединений и в один момент лишиться большей части нарощенных прядей.
  2. Нельзя расчёсывать волосы, пока они полностью не просохли (это касается и обычных волос). Начинать следует с кончиков, постепенно передвигаясь к корням. Избегай резких, дёргающих движений, из-за которых нарощенные пряди могут легко оторваться. Чтобы облегчить утреннюю процедуру расчёсывания, волосы на ночь можно заплетать в свободную косу или укладывать под сеточку.
  3. Во время ношения нарощенных прядей лучше отказаться от начёсов, так как их распутывание никак не обойдётся без потери большого количества волос.
  4. Делая укладку, старайся не задеть места соединения нарощенных и собственных прядей. Если необходимо воспользоваться дополнительными средствами фиксации (пенка, гель, лак), обрати внимание, чтобы их рН был нейтральным.

Прочие правила ухода за нарощенными волосами
  1. Красить нарощенные пряди можно, но следует избегать проникновения краски в места крепления волос и выбирать краситель, не содержащий аммиака и прочих агрессивных веществ. Поэтому окрашивание нарощенной шевелюры лучше доверить профессиональному мастеру.
  2. При нанесении домашних масок для волос также следует избегать попадания смесей на места крепления, особенно, если в их состав входит спирт, пряности, кислоты, горчица и цитрусовые.
  3. После горячего наращивания необходимо избегать посещения саун, бань и соляриев, поскольку под воздействием высоких температур возможно повреждение капсул.

Как мы видим, ухаживать за нарощенными волосами – дело не из простых. Но, как говорится, красота требует жертв. А что может быть красивее густых, длинных волос. Ради такого украшения можно пожертвовать походами в сауну или выделить несколько лишних минут для «правильного» расчёсывания.

 © Автор статьи: Дарья Мазко

 Специально для сайта 24hair.ru

Почему сползают нарощенные пряди волос

= Почему нарощенные волосы вылезают и почему сползают капсулы? =

Если у вас капсульное или ленточное наращивание волос, то допускается неокторый вычес (примерно 5-20 волосинок ) это подразумевает,что водосток ванной и подушка и даже пол вашей квартиры должны быть чистыми. Если вы заметили, что у ваши нарощенные волосы вылезают, то рекомендуем обратиться к Вашему мастеру. Причин в этом случае может быть несколько:

во-первых могли слишком сильно срезать капсулу ( очень многие мастера подрезают капсулки при наращивании ) или взять слишком мало кератина для наращивания при капсуляции,

во-вторых могли недплавить кератин — недостаточно сильно его разогреть ( все мастера знают, что кератиновоую капсулу нужно очень хорошо проплавлять, тогда и скрепление прядей будет прочнее и осыпаний не будет, но часто второпях не уделяют этому моменту должного внимания ).

И в-третьих если волосы сыпались ее до наращивания ( вылезали с прядей ) то возможна вина производителя, когда при капсуляции не соблюдается угол натяжения или капсулируют волосы после силиконовой обработки или шлифоки )

Если наращенные пряди просто сползают, то возможно вы наносили бальзам или масла на корни, чего делать не рекомендуется. Если сползают капсулы и в них вы видите корни своих волос, возможно вы увлеклись при расчесывании или они могли выпасть если не была сильная нагрузка( т.е. когда берут очень тонкую прядь клиента и нращивают на нее прядь большего веса и обьема , Часто тут вина самого клиента, когда он просит посадить как можно больше прядей, и мастер вынужден нарушать технологию наращивать пряди большего обьема и не соблюдая рядность . В этом случае мы рекомендуем снять наращенные волосы и заняться восстановлением своих.

Однако справедливости ради надо заметить, что каждый день по естетсвенным причинам должно выпать небольшое количество своих волос ( естественное обновление ). Каждый день мы не замечаем этого , а если эти волосы заключены в капсулу, они никуда не выпадают и остаются в ней и когда произходит снятие у клиента бывает ужас в глазах от количества выпавших волосин. Не пугайтесь, а просто вспомните, что это количество выпало за 2-3 месяца. Все должно быть в разумных пределах, если у вас возникают какие-либо вопросы в процессе носки, то лучше своевременно консультироваться с мастером, особенно если это первое Ваше наращивание.
автор Павлова Ю.С.

В случае копирования статьи огромная просьба сохранять авторство , давайте уважать чужой труд =)

Наращивание волос по цене от 40 р. за прядь в салонах «Kawaicat»

Горячекапсульное (итальянское) наращивание волос и голливудское наращивание любой длины является приоритетным направлением студии красоты «Kawaicat». Мы предлагаем решение проблемы для многих девушек, которые длительное время не могут отрастить локоны нужной длины самостоятельно. Буквально за несколько часов вы получаете не только длинную, но и невероятно густую, объемную и блестящую шевелюру.

Цены на наращивание волос формируются от количества используемых капсул (прядей). Чем большее их количество, тем ниже стоимость каждой. Стандартный объем наращивания составляет около 100-120 прядей. Однако для тех, у кого шевелюра густая и объемная эти цифры могут быть больше.

Горячее наращивание волос микрокапсулы

Голливудское наращивание волос

Наращивание волос

Наращивание волос

Наращивание волос

Усиленно ищите информацию о наращивании волос? В интернете много информации, но она не систематизирована. Гораздо лучше и правильней услышать информацию от мастера который на наращивании волос специализируется!

Наращивание славянских волос с окрашиванием с яркий цвет

Трессовое наращивание волос

Наращивание цветных прядей — альтернатива окрашиванию

Наращивание цветных прядей

Наращивание волос

Яркое наращивание волос

Наращивание волос на трессах

Наращивание волос

Схема наращивания трессами на удлинение и загустение волос

Наращивание волос

Наращивание волос на трессах

Наращивание цветных прядей

Наращивание цветных прядей

Наращивание цветных прядей

Капсульное наращивание волос и цветное окрашивание

Трессовое наращивание волос

наращивание цветных прядей

афронаращивание и цветное биоламинирование

Афронаращивание

Наращивание волос трессами москва

Наращивание волос трессами (голливудское, афронаращивание)

Наращивание волос трессами афронаращивание голливудское наращивание

Наращивание цветные пряди удлинение

Наращивание трессами

Наращивание трессами и цветное биоламинирование

Наращивание трессами

Наращивание трессами височной зоны

Наращивание трессами коррекция выбритого ранее виска

Цветное окрашивание и наращивание волос

Наращивание волос

наращивание волос капсульное наращивание микрокапсулы наращивание цветных прядей цветное мелирование волос

Цветное наращивание прядей удлинение волос капсульное наращивание цветное мелирование

цветное биоламинирование антоцианин омбре наращивание волос капсульное наращивание

наращивание волос капсульное наращивание наращивание цветных волос омбре зеленые волосы

Волосы для наращивания славянка

наращивание волос капсульное наращивание цветное мелирование цветные пряди

наращивание волос цветные волосы окрашивание в рыже-красный укладка локоны

наращивание волос капсульное наращивание удлинение волос цветное мелирование цветные пряди цветное окрашивание

наращивание волос капсульное наращивание цветных прядей

Цветные волосы наращивание

Яркое наращивание волос

Наращивание рыжих волос

окрашивание волос крейзи калор наращивание волос ленточное наращивание

Наращивание волос блонд

Наращивание волос

наращивание волос яркие кончики

Наращивание волос омбре

наращивание волос капсульное наращивание цветное мелирование цветные пряди

Наращивание волос

наращивание волос капсульное наращивание цветное мелирование цветные пряди

Наращивание волос омбре

Наращивание ярких цветных прядей

Наращивание ярких прядей в Москве и Санкт-Петербурге

Наращивание волос

наращивание волос капсульное наращивание цветное мелирование цветные пряди

Блондинка наращивание волос

наращивание волос капсульное наращивание увеличение густоты волос цветное мелирование цветные пряди

Наращивание рыжих волос

наращивание волос капсульное наращивание удлинение волос укладка локоны темные пряди

наращивание волос капсульное наращивание цветное биоламинирование омбре

наращивание волос капсульное наращивание удлинение волос цветное мелирование цветные пряди

Наращивание волос блонд

наращивание волос натуральное окрашивание капсульное наращивание удлинение волос цветное мелирование цветные пряди

наращивание волос капсульное наращивание увеличение густоты волос цветное мелирование цветные пряди

наращивание волос капсульное наращивание удлинение волос цветное мелирование цветные пряди

Наращивание волос блондинка

Наращивание волос цветные пряди

Наращивание волос

полное микрокапсульное итальянское наращивание черных волос 120 капсул

темные волосы для наращивания подбор в цвет

Наращивание волос

салон волос для наращивания

наращивание предварительно окрашенных ярких прядей

Наращивание ярких прядей

Наращивание цветных прядей

Наращивания ярких прядей

Наращивание волос

Наращивание ярких прядей

Наращивание волос рыжие пряди

наращивание цветных прядей на русые волосы

наращивание волосы капсульное наращивание укладка гофре локоны

волосы на заколках цветные пряди пастельные волосы

Капсульное наращивание – это фиксация готовых прядей с помощью специальной капсулы, имеющей кератиновый состав. Кератин – это природный белок, который не токсичен и в любое время снимается при необходимости или коррекции. Технология процедуры заключается в нагреве капсулы, которая при высокой температуре лопает, и прядь искусственных локонов цепляется к натуральным. Главное достоинство капсульного наращивания – отсутствие границ перехода между наращенными и натуральными локонами. Вам не придется использовать дополнительные косметические средства и приборы для устранения этих границ.

Голливудское наращивание выполняется путем пришивания трессов к заплетенным предварительно брейдам. Голливудское наращивание на сегодняшний день является самым безопасным и качественным наращиванием. При перенаращивании длина тресса из волос не уменьшается так в отличии от капсульного наращивания ничего подрезать не нужно.

Ключевыми преимуществами сотрудничества с нами выступают:

Дружеская атмосфера и качественный сервис позволят Вам расслабиться и чувствовать себя комфортно во время любой процедуры.

Наши салоны есть в Москве и Санкт-Петербурге, выберите свой город в онлайн форме, заполните данные, и мы Вам перезвоним и ответим на все интересующие вопросы. Не отказывайте себе в удовольствии быть модной и неотразимымой, а мы Вам в этом поможем.

Наращивание волос кератином — «Волосы 80 + см, каково это? Как сохранить длину и проносить волосы более 9 месяцев? Каков вред и почему я перестала наращивать волосы. Какой у меня появился комплекс? И как однажды мне чуть не подожгли волосы…»

Всем привет! Я хочу с вами поделиться своим опытом наращивания волос. Наращивала я волосы 2 года с 2016 по 2018 год. Все разы наращивала по технологии итальянское капсульное наращивание.

Как я пришла к наращиванию волос?

Мои собственные волосы не отличались густотой и длиной, максимум, что мне удавалось отрастить- это волосы по грудь. Видимо это мой предел генетической длины.

До наращивания

Но с самого детства я мечтала о красивых длинных волосах, в детстве я ,аж, грезила длинной до пола, чтобы как у Рапунцель 😂

С возрастом меня перестало это особо заботить, ну не дано, так не дано. .. Я итак ощущала себя красоткой и внимания мужчин было в избытке. Но длинных волос все же хотелось…

Эта мечта так оставалась бы мечтой, пока я не узнала, что волосы можно же нарастить!

Немного о технологиях:

  • Ленточное наращивание

Подойдёт вам, если вы планируете нарастить волосы на какое то грандиозное событие и хотите проносить волосы максимум 1 месяц — полтора. После нужно уже снимать, волосы отрастают, выглядят неопрятно. Вообще это самое визуально заметное наращивание из всех. Прикрепляют пряди волос( ленты) на кератин, горячим способом. Так как пряди довольно большие, могут быть видны при поправлении прически.

  • Голивудское наращивание

По всей голове плетётся тонкая коса или обычно косы в несколько рядов. В них «вплетают» волосы. Этот вид наращивания считается самым безопасным т.к. не используется холодный клей или горячий кератин. Но такое наращивание подойдёт не всем. Только девушкам с густыми сильными волосами т.к. весь груз нарощенных волос распределяется не по всей голове, а по прядям заплетенным в косы.

  • Наращивание на колечки

Ушло в прошлое.Наращивают на маленькие колечки через которые продевают волосы. Это наращивание довольно заметное из-за этих самых колечек.

  • Холодное капсульное наращивание

Наращивают на «клей», без использования температуры. Мой потом постоянный мастер всегда отговаривала меня от этой процедуры, потому что этот самый клей довольно ядреный и портит собственные волосы в месте крепления, иногда может даже настолько пережигать волосы, что пряди могут отвалиться!

Бывает капсульным и микрокапсульным. Микрокапсульное менее заметное т.к. на ваши маленькие пряди наращивают такие же маленькие и тонкие пряди из волос. Более кропотливое и менее «стойкое» наращивание. Почему то тонкие пряди периодически плохо держатся и могут сниматься, сползать.

Обычные капсулы- хоть и более заметные, чем микро, но более надёжный вариант.

  • Горячее наращивание

Наращивается на кератин путём его расплавления с помощью горячего инструмента. Так же как и в холодном наращивании мастер собирает в пучок верхнюю шапку волос. На эту шапку волосы не наращиваются, она будет оставаться поверх нарощенных волос и скрывать капсулы. Волосы, которые будут наращивать, предварительно капсулируют, а затем с помощью специального инсирумента, мастер расплавляет бусинку кератина и прикрепляет с помощью неё прядь чужих волос на вашу, скручивая в месте крепления и сжимая с помощью «пассатиж» фиксирует прядь.

Этот вид так же бывает капсульным и микрокапсульным.

Последнии два вида наращивания подойдут вам, если ваши волосы не отличаются густотой. Ведь вся масса нарощенных волос равномерно распределяется по всей голове, что минимизирует тяжесть от нарощенных волос.😉

Сколько прядей?

На тонкие , не густые волосы 150-160 прядей, это как раз моя ситуация.

На более густые волосы- большее количество, у некоторых и 300 прядей может быть.

Первый неудачный опыт:

Накопив денег и прошерстя интернет, я выбрала салон и понесла туда свои денюжки, а заодно мечты и надежды о длинных волосах.

В тот момент у меня было омбре, тёмные корни и светлые кончики. С мастером мы подобрали длину 60 см и выбрали волосы под цвет кончиков, чтобы был плавный переход. При наращивании обратила внимание, что волосы мне хотели нарастить не самого лучшего качества, довольно сеченые, мастер успокоила меня и сказала, что так и нужно, ведь у меня собственные волосы тонкие и сеченые и если нарощенные волосы будут по качеству отличаться от собственных в лучшую сторону, то будет заметно.

Я поверила, где был мой здравый смысл?🤨

Мечта о длинных волосах пересилила разум и я закрыла на это глаза.

Просидев в кресле около двух часов, и отдав 16 тысяч, я стала счастливой обладательницей волос длинной по пояс.Фото из салона.

В злополучном салоне

Ох, какой же красоткой я себя тогда ощутила, теперь мои волосы красиво развивались на ветру, а ощущала я себя просто принцессой)))

Молодому человеку тоже очень понравилось, как и всем знакомым. И нет, меня совсем не смущало, что волосы не мои))

В первые несколько дней, а может неделю, некомфортно спать, волосы тянет и когда ложишься например на затылок, то ощущаешь нарощенные пряди. Это чувство стоит перетерпеть, волосы немного отрастут + дело привычки и все пройдёт 😉

Глядя на меня, моя подружка тоже пошла в этот салон и сделала волосы.

В злополучном салоне наращивают волосы подруге

Нам нарастили волосы

Но счастье длилось не очень долго, волосы все-таки были хренового качества. Чем я их только не пыталась «умасливать», все тщетно. В ход шли маски, кондиционеры, масла. А ещё у меня отрывались и с сползали капсулы! О ужас, и за это я отдала 16 тысяч(((

Особенно они поистрепались после моря (((

Мочало

Поняв, что так не может больше продолжаться, через других знакомых девушек, узнала контакты хорошего мастера. Я проносила волосы всего три месяца, когда расчёт был на 9. Другие девушки носили нарощенные волосы спокойно этот срок, особо не парясь, ну может длинна немного страдала, но не так как у меня. Ощущение, что мне нарастили уже кем- то ношенные волосы.Пришлось их выкинуть((

Мой новый мастер, а в последствии и постоянный, сказал, что мои прошлые волосы и впрямь ужасного качества и что меня обманули, нарастив сеченые волосы.

Девушки, внимательно отнеситесь к выбору волос! Не позволяйте нарастить вам волосы плохого качества.

Так же при выборе волос не стоит наращивать искусственные, они быстро путаются и становятся мочалкой.

Девушкам из России лучше всего подходят славянские волосы, они хороши по качеству и подходят нам по структуре.

Типы волос

Различают 4 типа наращиваемых волос: азиатские, европейские, южно-русские и славянские.
Каждый тип отличается от другого структурой, наличием обработки и степенью спутывания.
Азиатский
Волосы, собранные трудолюбивыми азиатскими женщинами с расчесок и из парикмахерских. Это самый дешевый тип натуральных волос. У них высокая степень спутанности, т.к. не соблюдены верх и низ. Соответственно много перевертышей, из-за чего они цепляются чешуйками и путаются, сколько их не расчесывай.
Европейский
Волосы, в которых соблюдены правила сбора и отсутствуют перевертыши. При этом они проходят специальную обработку для большей мягкости, блеска и шелковистости. Однако, любая обработка со временем смывается. Как правило, на европейские волосы коррекция либо не делается вовсе, либо максимум один раз.
Южно-русский
Собранные в южных областях России и Сибири, по структуре эти волосы жестче и толще славянских. Санитарно обработанные, помытые и вычесанные, они могут выдержать 2 коррекции при правильном уходе.
Славянский
Самый дорогой, но при этом и самый качественный тип. Используются только отборные, мягкие и шелковистые волосы, для которых не требуется какая-то химическая обработка. Они прослужат 3-4 коррекции и будут всегда естетственно смотреться на Вас.

Второй опыт наращивания

И так мой новый мастер нарастил мне прекрасную красоту длинной в 70 см.

На фотосессии 70см

70 см

Эти фото с фотосессии на следующий день после наращивания. Ощущала себя ещё более роскошной с новыми волосами)))

Они очень мягкие, блестящие и красивые!

Но вот беда, при прямых волосах видно, что волосы немного отдавали в рыжину, пришлось их покрасить под корни.

Окрашивание в цвет корней

Окрашивание в цвет корней, 70 см

Время шло, я проносила волосы 9 месяцев, сделав две коррекции. И в последствии ни одна прядь не упала с моей головы)

Зачем нужно делать коррекцию?

Волосы за три месяца отрастают на 3 и более сантиметров, капсулы уже может быть иногда видно на 2-3 месяц, + отросшие корни могут спутываться в колтуны, если долго носить.

На коррекции мастер снимает волосы с помощью специальной жидкости, перекапсулирует, срезав старый кератин и заново наращивает, ближе к корням, длинна поэтому с каждой коррекцией укорачивается на пару сантиметров.

Хоть волосы и были проношены 9 месяцев, но они стали по виду почти такого же качества, как и первые мои нарощенные волосы 😂

На фото у моей подруги, кстати, тоже нарощенные волосы

Ко мне закрались сомнения, что я делаю что-то не так, но особо ничего не поменяла )

Третий опыт наращивания

Нарастила снова, но на 5 см длиннее, уже 75. И в этот раз волнистые, потому что мои волосы все таки кудрявые и меня постоянно бесило, что сзади среди +- гладкого полотна могли торчать мои кудряхи. Поэтому я их много то выпрямляла, то накручивала, ещё одна причина, почему прошлые волосы так быстро поизносились.

Поэтому девушки, если у вас кудрявые волосы, то наращивайте кудрявые

Ох и так было много внимания, то тут совсем людей понесло, так и слышала: «Русалочка! Рапунцель!» . Что мне конечно льстило)

Здесь дела уже обстояли лучше, волосы к концу не так сильно подубились, но все же длинну я потеряла, русалочка и Рапунцель быстро закончилась 😂

Но на этих своих третьих волосах я уже не так много выпрямляла и накручивала волосы + научилась классной фишке, что в последствии сыграла роль в сохранении длинны моих потом уже 4ых волос.

Что за фишка такая?

Проще некуда : на ночь заплетаете две косички или колосок,у корней свободно, чтобы не нагружать их, а дальше тугое плетение, ложитесь спать и вуа-ля, утром расплетаете, у вас шикарная укладка.

Четвертое наращивание

Немного сменила имидж и покрасилась в совсем рыжий, подстриглась , а затем нарастила волосы 80-85 см.

80+ см

Ох, моя огненная любовь, как я скучаю😍

Сначала мне совсем не нравилось, казалось , ну это уж перебор! Мастер уговорила подождать и не стричь. Я путалась в волосах и чувствовала себя Хагридом, но потом влюбилась в свои волосы)

Конечно у меня выработалась привычка постоянно перед тем как сесть, убирать волосы из под попы!)

Ух сколько раз я на них садилась сама и сколько раз мне на них садились близкие))

Цеплялась волосами за ручки двери, да😂

«Рапунцель и русалочка» слышалось уже ото всюду, на меня часто показывали пальцем или обсуждали, правда, я не преувеличиваю)

Заплела на ночь две косички

Иногда особо вредные бабки подходили ко мне на улице и считали своим долгом сказать мне, какого хрена я хожу тут со своими лохмами) Хотя я никому не мешала и всегда очень следила, чтобы волосы никому не полезли в лицо. В общественных тесных местах собирала волосы и рукой как бы придерживала или прятала под пальто. Но все- равно внимания было много, как хорошего, так и плохого.

Однажды я вечером возвращалась домой и ко мне подошёл мужчина кавказкой национальности, стал что то говорить и щёлкать зажигалкой рядом с моими волосами, направляя на них огонь 😱😱

Как я тогда испугалась. Злости не хватает, на таких людей.

Но хватит об этом) Прошло счастливых 9 месяцев, а мои волосы остались практически на той же длинне. ☺️

Сейчас я уже больше не ношу нарощенные волосы:

С моими собственными волосами все нормально

Но лечу выпадение, никак не связанное с наращиванием и + новый молодой человек хочет видеть меня натуральную, а не эти «клещи» под волосами😤😠 да, капсулы странные на ощупь))

Храню свои волосы, не знаю, для чего…

Вот, вытащила их специально для вас, не расчесывая(не было под рукой) и ничем не брызгая. Они пролежали в коробке год!

Хвастаюсь, на сколько я преуспела в мастерстве «сохрани нарощенные волосы» 😂😅

Из этого я вынесла правила ухода за нарощенными волосами:

Ни в коем случае не деревянные и не гребни!

Тангл тизер, либо из хорошего пластика с тонкими гнущимися зубчиками, их должно быть много(зубчиков)! Нужно, когда корни немного отрасли , расчёсывать их, чтобы не образовывались колтуны.

  • Не мыть волосы головой вниз

Это большая тяжесть для корней

  • На ночь собирать волосы в косу или слабый хвост, чтобы избежать спутывания
  • Коррекция каждые три месяца
  • Обязательно использовать спреи для легкого расчесывания
  • Не сушить голову феном против роста чешуек, т.е. сушим волосы от корней к кончикам
  • Маски, только маски, никаких бальзамов и ополаскивателей, наносим от уровня ушей.
  • Хороший промывающий шампунь, забудьте про безсульфатные а-ля натур сиберика…или без масел, с маслами можно! это придумали мастера, которые не умеют хорошо наращивать , вот и винят масла в шампунях.
  • На кончики использовать несмываемые масла или бальзамы
  • Если уж и выпрямляетесь/ накручиваетесь то не на влажные волосы и не на высоких температурах!
  • Делать перерывы, не наращивать не дав отдохнуть своим волосам! Все-таки для волос это стресс

В целом уход почти такой же как за родными волосами.

Вот мои любимые средства, для ухода как за нарощенными , так и за своими

есть как +- бюджетные , так и совсем люкс сегмент

Несмываемые средства :

Первые две несмывашки — спреи, первая подешевле для легкого расчесывания , вторая люкс сегмент, но она прям супер и вот ещё одна средненькая несмывашка, хорошо склеивает сеченые волосы, но прям чуда исцеления не ждите) и мега крутое масло от лореаль( последнее на фотке)

Шампуни:

3 и 4 средство шампуни. 3- люкс сегмент, 4 -просто хороший шампунь для объёма. Ещё этот шампунь хорош:

Маски:

Та жёлтенькая маска на фото, Kapous magic keratin и вот эта маска

Фух, вроде все 😪

Наверное, больше не буду наращивать, трихолог мне запретил

Теперь чувствую себя обычной девчонкой, не такой красоткой и это печально, вот и комплексы подъехали(

Моя подруга , которая сейчас нарастила снова волосы, говорит, что

Наращивание это состояние души

и да, она права, чувствуешь себя просто феей какой-то 😉

Но у наращивания есть противопоказания:

  • Любое выпадение волос, включая андрогенетическое
  • Слишком ослабленные волосы

У меня много знакомых девчонок, которые наращивают без перерывов, их собственные волосы выглядят, конечно, печально из-за этого.

Если у вас здоровые волосы и вы будете давать отдыхать волосам, периодами не наращивая, то все будет хорошо.👌

Возможно вам будет интересен другой мой отзыв:

Маска для волос за 3000р, стоит ли своих денег?

Уход за нарощенными волосами: основные правила и средства

Многие девушки не в состоянии отрастить длинные и густые волосы. В подобных случаях можно решить проблему с помощью их наращивания. Но уход за ними имеет свои особенности. Давайте разберемся, как ухаживать за нарощенными волосами правильно и что необходимо использовать для этого.

Виды наращивания

Основные разновидности:

  • Трессы на афрокосичке. Вокруг головы заплетают тонкую афрокосичку, на которую пришивают трессированные пряди.
  • Итальянское (горячее, капсульное) наращивание волос. Даннаятехнологияочень распространена. Капсульные крепления располагают на небольшом расстоянии от корней родных волос – примерно 1-2 см. При нагревании температура кератина в капсулах начинает подниматься, за счет чего и происходит прикрепление пряди.
  • Английский клеевой метод. Немного напоминает итальянский вариант, только вместо кератина используется клеевой пистолет.
  • Ленточный способ. Пряди фиксируют при помощи специальной клеевой ленты.

Какие используют волосы для наращивания

Существует 4 типа волос:

Славянские. Признаны лучшими по качеству волосами и наиболее дорогостоящими. Они шелковистые, мягкие, выглядят предельно натурально. Так как при изготовлении они практически не подвергаются силиконовой обработке, ухаживать за ними проще всего.

Южнорусские. Отличаются от славянских толщиной и жесткостью. Если грамотно подобрать необходимые средства по уходу и соблюдать правила мытья и сушки, коррекцию нарощенных волос южнорусского типа можно проводить дважды.

Европейские. Качество европейских волос для наращивания считается приемлемым: обычно они подвергаются всего одной коррекции, поэтому их использование нельзя назвать длительным.

Азиатские. Волосы сильно путаются из-за того, что они уложены в прядь валетом (не соблюдается направление верха и низа). При производстве их обычно обильно обрабатывают силиконовым составом, который быстро смывается. Из-за этого подбор средства для нарощенных волос азиатского типа должен быть наиболее тщательным.

Необходимость коррекции

Отрастая, ваша шевелюра слегка редеет и ей становится сложнее выдерживать вес нарощенных прядей. Это может приводить к спутыванию и образованию колтунов. При коррекции донорские локоны снимают, а потом наращивают заново.

Обычно коррекция проводится раз в 1-6 месяца, в зависимости от типа волос и способа наращивания:

  • При капсульном типе коррекцию проводят каждые 2-3 месяца.
  • При ленточном – каждые 1-2 месяца.
  • При микрокапсульном – каждые 3-6 месяцев.

Правила ухода за нарощенными волосами

Донорские пряди лишены подпитки, поступающей от луковиц, поэтому нужно обеспечить им внешнее питание. В этом вам помогут средства по уходу.

  • Рекомендуется применять шампуни для жирных волос. Средства для сухой шевелюры содержат жиросодержащие ингредиенты, способные сделать волосы скользкими – в результате крепления могут разойтись. Хорошо подходят бессульфатные и бесспиртовые шампуни с нейтральным уровнем pH – например, серия Natura Siberica.
  • Уделите особое внимание выбору масок: уход за волосами без них просто немыслим. Выбирайте маску для интенсивного питания и увлажнения и наносите ее после каждого мытья на 5-10 минут, избегая зоны корней и капсул. Из профессиональных средств можно использовать маски из серии «Для нарощенных волос» на основе кератина – например, Estel Keratin или Hair Extension Revitalize Cream-Mask.
  • Рекомендуется включить в свой арсенал восстанавливающий антистатический спрей и масло с силиконом: эти средства необходимы для здорового внешнего вида нарощенных волос. При нанесении следите, чтобы жирные компоненты не контактировали с капсулами, чтобы не произошло отслоение.
  • Хорошо подходит для ухода за шевелюрой молочный протеин. Он не влияет на капсулы, но при этом хорошо подпитывает волосы. Например, используйте маску на основе молочного протеина Proteina lactea, спрей Lactimilk, маску Kallos Cosmetics Hair Mask Milk Protein.

Из натуральных средств можно делать маски с желатином или с маслами. Можно наносить оливковое масло Extra Virgin, избегая зоны капсул. Также можно делать смесь из девяти частей облепихового масла и одной части оливкового и наносить ее на нарощенные пряди.

Запрещается включать в состав домашних масок для волос спирт, корицу, сок цитрусовых, так как эти продукты могут негативно сказаться на их состоянии. Нельзя пользоваться для ополаскивания подкисленной водой, потому что кислота способна повредить пряди.

Мытье волос

Для более прочной фиксации нарощенных волос, первое мытье головы должно происходить только через 2 суток после процедуры.

Мытье нужно проводить вертикально. Нельзя наклоняться вперед или сильно запрокидывать голову назад, так как пряди могут сильно запутываться. Лучше не мыть голову каждый день – это может привести к быстрому изнашиванию капсул и лент.

В каком порядке мыть голову:

  • Осторожно расчешите волосы расческой.
  • Обильно намочите их теплой (не горячей!) водой.
  • Выдавите на ладошку небольшое количество шампуня и добавьте немного воды. Пальцами второй руки слегка взбейте шампунь и воду до образования пены.
  • Массируя, нанесите полученную пенную смесь на кожу головы. Аккуратными скользящими движениями растирайте средство по длине прядей. Запомните: нарощенные волосы нужно мыть по росту волос и не тереть их при этом.
  • Смойте шампунь. Промывайте шевелюру очень тщательно, так как остатки средства могут привести к тому, что голова начинает чесаться.
  • Если после мытья волос вы наносите на них кондиционер, бальзам или маску, то не наносите их на капсулы. Для этого соберите шевелюру рукой в хвост и нанесите на него средство.
  • Промакивайте вымытые пряди сухим полотенцем, но не трите их и не делайте «тюрбан».

Запомните: мыть волосы нужно очень деликатно. Не мните их, не скручивайте и не выжимайте. Шампунь нужно наносить мягкими поглаживающими движениями, протягивая его по длине волос.

Как сушить волосы

Не ложитесь спать, не высушив голову, так как это приводит к спутыванию волос. Допускают применение фена, но сушить нарощенные волосы очень горячим воздухом запрещено: воздушная струя должна быть слегка теплой или холодной. Также можно сушить голову естественным путем – однако учитывайте, что из-за дополнительного объема это может занять больше времени.

Как расчесывать волосы

Запрещается расчесывать мокрые пряди: это приводит к спутыванию. Дождитесь, пока шевелюра просохнет, и после этого начинайте осторожно прочесывать волосы от кончиков к корням. При этом одной рукой держите расческу, а другой – пряди в прикорневой зоне.

Чтобы избежать спутывания волос, рекомендуется расчесывать их 3-4 раза в день

Выборая расческу для ежедневного ухода за нарощенными волосами, то лучше отказаться от пластмассовых и металлических расчесок с зубчиками, имеющих на концах шарики. Отдайте предпочтение расческам с натуральным ворсом.

Укладка волос

Можно пользоваться утюжком и плойкой при температуре 200-230 градусов. Рабочая поверхность не должна соприкасаться с местами крепления донорских прядей. Если при укладке вы используете термозащиту, старайтесь не наносить ее на капсулы.

Нежелательно делать очень тугую прическу, так как лишнее натяжение может негативно сказаться на местах крепления локонов.

Как спать после наращивания

Перед сном рекомендуется заплетать шевелюру в косу или делать пучок. Это убережет ее от спутывания. Также можно надевать специальную сеточку.

Окрашивание волос

Грамотно подобранная краска не может повредить нарощенные волосы.

  • Выбирайте безаммиачные красители с низким процентом оксидантов и не проводите окрашивание часто – это может стать причиной сухости. Лучше всего краситься в салоне, так как самостоятельно сделать это без опыта сложно.
  • От окрашивания и тонирования азиатских прядей придется отказаться: волосы могут стать жесткими и неравномерно прокраситься.
  • Помните: кардинально менять цвет нужно до процедуры наращивания, а не после нее, так как на донорские пряди краска ложится иначе, чем на натуральные. При этом после наращивания запрещено осветляться волосы даже на один тон.
  • Учитывайте, что при окрашивании донорских прядей цвет может получиться неожиданным: обычно окрашивание происходит на один тон темнее, чем планировалось.

Что не рекомендуется делать

Чтобы носить нарощенные волосы как можно дольше, придется ввести в повседневную жизнь несколько ограничений:

  • Во время купания в бассейне надевайте шапочку. Это убережет шевелюру от хлорки и пересушивания.
  • Лучше отказаться от посещения солярия или бани, так как высокие температуры могут повредить места спайки. Если же отказаться от тепловых процедур вы не можете, то перед ними надевайте шапочку или заплетайте пряди в косу.
  • Не стоит ходить с непокрытой головой под прямыми солнечными лучами, так как перегревание приводит к повреждению капсул.

Миф о том, что для ухода за волосами после наращивания нужно тратить много времени, сил и денег, необоснован. Разумеется, некоторые особенности уход за донорской шевелюрой все-таки имеет, однако справиться с ним сможет кто угодно.

Автор статьи: Bill Hedword

Тебе понравилось?…Поставь +1:

Нарощенные волосы — инструкция по применению. Особенности причесок из наращенных волос

Инструкция

Перед укладкой позаботьтесь о том, чтобы ваши были чистыми и не спутанными. Когда вы моете , не держите на них долго различные шампуни, кондиционеры и маски. Не наклоняйте голову вперед. Мойте ее по направлению роста – это позволит избежать спутывания.

Во время расчесывания не делайте резких движений. Используйте гребень с редкими зубьями. Придерживайте пряди и начинайте с их кончиков, постепенно расчесывая все волосы. Избегайте интенсивной сушки прядей. Если у вас послушные волосы, и вы не торопитесь, пусть лучше они досыхают самостоятельно. Если вы мыли голову перед сном, то лучше не туго заплетите волосы в косу или завяжите , но не ложитесь спать с влажными локонами.

Решив сделать укладку на волосах помните, что теперь стандартные на первый взгляд процедуры (сушка феном, завивка, выпрямление утюжком, окрашивание и т.д.) могут плохо отразиться на их состоянии. Если у вас есть возможность, обратитесь за помощью к парикмахеру. Желательно, чтобы это был именно тот мастер, который наращивал вам волосы, поскольку он знает особенности материала.

Высокие температуры – главный враг нарощенных прядей. Ни в коем случае не касайтесь места крепления волос щипцами, феном или бигуди. Поэтому как можно реже пользуйтесь этими предметами для укладки или же тогда применяйте специальные питательные косметические средства для нарощенных волос. Для укладки подбирайте косметику с нейтральным уровнем рН.

Нарощенные волосы дают широкий простор при выборе варианта укладки. Ведь теперь у вас есть длинные волосы, которые можно по-разному заплетать, закалывать с помощью шпилек и невидимок, делать высокие укладки или завивать в локоны. Единственное, чего нельзя допускать, это чтобы при укладке места крепления были заметны. Просто поэкспериментируйте дома несколько раз с прической, чтобы потом для выхода вы создали безупречный образ.

Процедура наращивания волос сейчас пользуется огромной популярностью среди представительниц слабого пола. Она дает возможность сделать шевелюру густой и красивой, а также создать волосы желаемой длины. Однако нараощенные волосы требуют к себе бережного отношения и соблюдения некоторых правил ухода. Лишь в этом случае они прослужат вам долгое время и будут выглядеть красиво и естественно.

Инструкция

Одним из обязательных моментов ухаживания за такими волосами является их расчесывание. Делать это необходимо не менее двух раз в день.

Для расчесывания используйте расчески или щетки с мягкими зубчиками или ворсинками. Нельзя применять щетки с на концах щетины. Шарики могут легко запутаться в волосах, порвать их или повредить кератиновые капсулы.

Подсушите волосы и, начиная от кончиков, постепенно поднимайтесь к их основанию. Во время расчесывания обязательно придерживайте основания волос рукой. Это позволяет избежать излишнего давления на их корни. Все движения расческой должны быть мягкими и плавными, чтобы не травмировать структуру волос.

Следите за тем, чтобы пряди в местах их крепления не спутывались между собой и не образовывали

Когда мы видим прически знаменитостей на ковровой дорожке, мы удивляемся, откуда у них у всех такие густые объемные локоны?
Или, как их стрижка каре за неделю превращается в длинные волнистые волосы? Так же, как и большинство вещей в Голливуде фальшивы, прически не являются исключением. Нарощенные волосы — секретное оружие парикмахеров знаменитостей. Хотя, некоторые из них сделаны из настоящих волос, а другие из синтетических, все они делают чудеса, изменяя прическу в мгновение ока.

Накладные пряди на заколках
могут подарить вам более густые и длинные волосы за считанные секунды. Главное, носить их как натуральные и
вы, просто, должны знать, как это сделать. Мы расскажем вам о 10 красивых прическах с нарощенными волосами.

Первая прическа для нарощенных волос: ободок с косой плюс челка

Как сделать:

Чтобы создать этот образ, помойте голову, высушите волосы феном, как обычно, и уложите челку утюжком. Затем, прикрепите накладные пряди
от уха до уха и аккуратно расчешите волосы, чтобы смешать родные локоны с искусственными. Оденьте ободок с заплетенной косой, вот как этот, например.

Украсьте волосы красивым аксессуаром над ухом. Это образ кокетки.

Вторая прическа для нарощенных волос: длинные и прямые

Как сделать:

Уложите челку на бок и сбрызните лаком для волос. Теперь, прикрепите на затылке ровные, длинные пряди на заколках, расчешите осторожно. Чтобы придать стильность прическе, заплетите на противоположной от челки стороне французскую косу, как ободок, с концом у уха.

Третья прическа для нарощенных волос: конский хвост на боку

Как сделать:

Это самый легкий образ…Уложите челку на бок при помощи лака. Прикрепите длинные ровные пряди на затылке и завяжите конский хвост на боку. Легко и просто…

Четвертая прическа для нарощенных волос: гулька на боку

Как она это сделала:

Если вы знаете, как создать обычную гульку на боку — отлично. Все, что вам нужно будет, это сделать конский хвост на боку. Затем, скрутите его в гульку и зафиксируйте невидимками или шпильками. Наконец, на гульку прикрепите искусственный пучок волос на зажиме, вот такой, например:

Пятая прическа для нарощенных волос: объемный конский хвост

Как сделать:

Расшешите челку и разделите ее на две стороны, сделав пробор посередине. Распылите на нее лак сильной фиксации. Следующим шагом будет создание объема на макушке. Создайте его с помощью начес специальной расческой. Завяжите волосы в хвост, а из хвоста сделайте гульку. Выпустите по бокам лица несколько тоненьких прядок и подкрутите их щипцами для завивки. В завершение, прикрепите на гульку
искусственный хвост. Модель использовала вот такой хвост (в другом цвете):

Шестая прическа для нарощенных волос: высокий хвост

Как сделать
: Сбрызните верхнюю часть головы водой и нанесите на волосы немного геля. Завяжите высокий конский хвост. Прикрепите на родной хвост — накладной. Вот такой, например (он идет с уже отделенной прядкой для обматывания вокруг хвоста):

Это простейший способ сделать красивый конский хвост, даже если вам пора мыть голову.

Седьмая прическа для нарощенных волос: длинные и волнистые

Как сделать
: Сперва, накрутите родные волосы щипцами с небольщим диаметром. Создайте волны и сбрызните их лаком для волос. Затем прикрепите в районе от уха до уха волнистые пряди для наращивания на заколках. Вот такие, к примеру:

В данном случае, модель использовала 5 синтетических прядей. Затем, пальцами смешайте родные волосы с накладными.

Восьмая прическа для нарощенных волос: кудрявая гулька

Как сделать
: Легко. Из предыдущей прически сделайте растрепанный хвостик на боку, завяжите резинкой, а его конец заверните под низ и спрячьте. Украсьте эту романтическую прическу цветком.

Девятая прическа для нарощенных волос: заплетеный ободок

Как сделать
: Сделайте прическу №7. Поднимите волосы вверх, заколов их заколкой-крабом и оставив взъерошенные кончики. Затем, просто оденьте ободок с искусственной косичкой, как в первом уроке. Вытащите из прически тоненькие прядки по бокам лица. Вот и все!

Десятая прическа для нарощенных волос: длинная коса на боку

Как сделать
: Оденьте волосы для наращивания и расчешитесь, чтобы смешать накладную прядь с родными локонами.

Заплетите косу на боку и оденьте обруч, чтобы убрать челку с лица. Готово!

Делаем высокий начес
Добавить немного объема тонким прямым волосам — задача, актуальная во все времена. Да и модные в 60-е годы «бабетты», лихие вихры и высокие коконы снова вернулись. Ну, а растрепанные прически в стиле трэш популярны в молодежной среде последние лет тридцать. Объединяет эти разные направления только то, что для их укладки не обойтись без начеса.
Обращаться каждый раз в салон не придется, если знать, как самой сделать начес. Для этой нехитрой процедуры вам понадобится: фен, расческа с частыми зубьями и «вилочкой» на конце или тонким хвостиком (так называемая расческа-шпикуль), массажная щетка или гребень с негустыми зубцами, мусс и лак для волос сильной фиксации. Скажем сразу, не так сложно сделать большой и высокий начес, как сохранить его в течение нескольких часов, ведь неправильно сделанный, он быстро опадает. Итак…
Пошаговая инструкция, как сделать красивый начес
Шаг 1. Соорудить качественный и долговечный начес можно только на очень чистых, сухих и легких волосах. Поэтому перед тем, как самостоятельно сделать начес, волосы нужно вымыть. Высушите волосы феном, наклонив голову вперед — это распушит волосы и прибавит объема у корней.
Шаг 2. Распределите на волосах мусс для волос. При его отсутствии перед начесыванием каждый участок нужно предварительно сбрызгивать лаком.
Шаг 3. Расческой-шпикулем или вилочкой разделите волосы на несколько прядей шириной от 1 до 2,5 см (в зависимости от густоты волос). Не забудьте, что для придания прическе естественного вида начесанный участок необходимо будет прикрыть тонким слоем гладких волос. Так что перед тем, как самой делать объемный начес, сразу отделите крайнюю прядь и не начесывайте ее.
Шаг 4. Зажмите рабочую прядь между указательным и средним пальцем и хорошо натяните перпендикулярно поверхности головы, т.е. вверх, если вы создаете объем на макушке. А если вас интересует, как сделать начес на затылке, то оттягивайте волосы назад. Теперь начесывайте их гребешком с частыми зубьями с затылочной стороны пряди. Движения должны быть короткими и мягкими, направленными к корням, после каждого из них вынимайте расческу из массы волос, иначе вы просто спутаете их в клубок.
Шаг 5. Начесав все пряди, очень аккуратно пригладьте их сверху массажной щеткой или руками, зафиксируйте лаком и дождитесь его полного высыхания. Затем накройте взбитые волосы неначесанной прядью и еще раз сбрызните лаком, при необходимости — закрепите прическу заколками или украсьте ободком.

Каждая женщина любит меняться и длинные локоны – это один из способов мгновенно стать другой и тут возникает один нюанс, например, укладка нарощенных волос. Прибегая к процедуре наращивания необходимо сразу кардинально изменить уход за волосами.
Теперь длинным наращённым прядям необходимо очень бережное очищение и не менее аккуратно питание.

Не говоря уже о том, что такая укладка имеет некоторые особенности, которые должны, строго выполнятся. Так как наращённые пряди аккуратно крепятся к натуральным волосам и место скрепления нужно скрыть, они прячутся под основной массой локонов. Это необходимо, для того чтобы создать видимость объема и шикарной длины от самых корней.

Девушке, которая решилась на наращивание волос необходимо понять, что теперь ей в основном доступны прически с распущенными волосами. Так как если создавать строгие пучки или высоко поднимать локоны вверх, то будут заметны капсулы или особые накладки искусственных прядей. Лучше всего остановиться на простых и элегантных прическах, подчеркивающих, длину и красивый шелковистый блеск локонов. Узнать больше познавательного можно в специальном материале «Ежедневный уход за нарощенными волосами ».

Простые прически для нарощенных волос

Главное, что нужно понять это особенность восприятия наращённых волос. Для того чтобы делать прическу лучше всего обращаться к специалисту, который делал саму процедуру. Так как он будет уже в курсе всех имеющихся трудностей и легко сделает именно ту укладку, которая будет подчеркивать красоту волос. Но если такой возможности нет, или просто не хочется тратить время на поход в салон, дома тоже можно сделать не менее стильную укладку волос.

Важные принципы создания укладки:

  • стоит отказаться от использования нагревательных приборов;
  • перед укладкой голову нужно вымыть, но осторожно, по росту волос;
  • если локоны послушные, то лучше оставить их высыхать самостоятельно;
  • расчесывать локоны нужно с кончиков, медленно их распутывая;
  • нельзя долго держать на волосах кондиционеры, маски или шампуни.

Для самой простой укладки нарощенных волос нужно бережно вымыть голову, высушить пряди и медленно расчесать их, используя круглую расческу и фен с функцией не горячего воздуха. Это позволит красиво уложить волосы и избавит от необходимости подвергать локоны сушке горячим воздухом.

Укладка на распущенные волосы

Лучший вариант укладки — это свободная прическа на распущенных прядях. Волосы при этом могут быть разной длины и объема, но придать им шелковистый блеск и гладкость можно с помощью легкой укладки. Для того чтобы приступить к процессу создания прически нужно вымыть голову. Для этого используется мягкий, специально подобранный шампунь.

Не стоит опускать голову, лучше, наоборот, чуть приподнять ее и направлять струю воды на лицо и волосы. После того как волосы вымыты, нужно дать им высохнуть самостоятельно или высушить феном с функцией холодного воздуха. После этого нужно распутать пряди начиная с кончиков. Теперь можно нанести немного спрея для гладкости и используя расческу и фен подкрутить локоны внутрь, стараясь не задерживаться на кончиках.

Строгие прически для нарощенных локонов

Конечно, не везде к месту распущенные волосы, иногда дресс-код на работе или другом мероприятии требует более строгой прически. Для нарощенных волос это может стать проблемой, но только в том случае, если нужно высоко поднимать волосы вверх или зачесывать их, так что будут видны капсулы.

Укладка волос может быть строгой и романтичной одновременно и, главное, никто не догадается что длинные пряди неестественные.

Для строгой укладки нарощенных волос нужно очистить локоны и дать им высохнуть, используя немного мусса для объема. Не стоит втирать средство в корни, достаточно нанести «шарик» на поверхность и «расчесать» его. После этого нужно распутать кончики и подготовить специальные заколки в цвет волос. Это необходимо для того чтобы дополнительно скрывать места крепления капсул.

Какие средства можно использовать в процессе укладки волос

Лучше всего в процессе формирования прически не использовать слишком косметические средства. Или нужно внимательно читать состав, где не должны быть вредные компоненты, которые негативно скажутся на волосах. Можно также использовать домашние средства для укладки, например, воду с лимонным соком – отличное вещество для фиксации укладки волос.

Средства и приборы, которые можно использовать для укладки в минимальных количествах:

  • пенка;
  • шпильки;
  • заколки.

Если волосы непослушные, то укладка нарощенных волос не может обойтись без нагревательных приборов. Но стоит соблюдать умеренность в этом вопросе, то есть выставлять самую минимальную температуру и давать волосам несколько дней отдыха от любой укладки с использованием стайлинговых средств и инструментов.

Вообще, считается, что если девушка нарастила волосы, то она предпочитает свободный стиль и большую часть времени любит ходить с распущенными локонами. Подробнее читайте в подборке советов «Секреты укладки нормальных волос
4.0
out of
5

based on
4
votes

Как правильно мыть нарощенные волосы? Как расчесывать? Можно ли завивать и выпрямлять нарощенные волосы? Какие существуют тонкости по уходу за нарощенными волосами? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете в нашей статье

Как мыть и расчесывать наращенные волосы?

Мыть волосы необходимо по мере загрязнения.
При ленточном наращивании волос первое мытье волос должно состояться не ранее чем через 3 дня после процедуры наращивания.
Перед мытьем волосы необходимо тщательно расчесать.
Нельзя запрокидывать волосы вперед при мытье, мыть волосы в тазике или в ванной.
Для того чтобы избежать спутывания мыть волосы нужно стоя под душем, не наклоняя и не запрокидывая головы.
При капсульном и ленточном наращивании не рекомендуется втирать маски, бальзамы и кондиционеры в месте крепления волос.
При ленточном наращивании запрещено использовать спиртосодержащие шампуни, бальзамы, кондиционеры и маски.
Не рекомендуется использовать слишком густой шампунь или кондиционер.
Рекомендуем использовать специальные средства по уходу за нарощенными волосами.
Расчесывать волосы после мытья необходимо аккуратно и тщательно, предварительно их подсушив.
Расчесывать волосы необходимо начиная от кончиков, постепенно поднимаясь вверх. Не допускайте спутывания в прикорневой зоне!
Расчесывать нарощенные волосы лучше специальной расческой или расческой с широкими и мягкими зубьями, не реже 3 раз в день.

Как сушить нарощенные волосы?

Запрещено расчесывать нарощенные волосы в мокром состоянии!
Волосы можно сушить естественным способом или феном.
Если сушить волосы естественно-нельзя растирать и скручивать волосы полотенцем.
Просто проведите по прядям сверху вниз, не дергая и не сжимая.
Полотенце само впитает влагу, а волосы и места крепления прядей при этом не повредятся.
Нельзя ложиться спать с мокрыми волосами!
На ночь волосы нужно расчесать, собрать в тугой хвост или в косу.
При сушке феном нельзя использовать максимальный режим


Как завивать и выпрямлять нарощенные волосы?

Волосы натуральные, а это значит что завивать и выпрямлять их можно.
Выпрямлять можно утюжком.
Завивать волосы можно на бигуди или плойкой.
При выпрямлении и завивке не касайтесь мест крепления прядей утюжком или плойкой, чтобы не расплавить места крепления.


Сауна, баня и солярий

При капсульном наращивании волос посещать сауну, баню и солярий не рекомендуется.
Если же посещаете-необходимо закрывать волосы специальной шапочкой или полотенцем и максимально сократить время пребывания в сауне, бане или солярии.


Коррекция наращенных волос

Наращенные волосы нуждаются в регулярной коррекции(перенаращивании).
Регулярная коррекция (по мере отрастания волос и в зависимости от технологии наращивания) позволит избежать спутывания волос, обеспечит отсутствие вреда для своих волос и сохранит красивый внешний вид своих и наращенных волос.

Окрашивание наращенных волос

Окрашивать наращенные волосы необходимо по согласованию с мастером в зависимости от технологии.
В домашних условиях окрашивать возможно только натуральные волосы на заколках.
Частые окрашивания могут привести к тому что волосы станут жесткими и непослушными, поэтому старайтесь окрашивать волосы только по мере необходимости и после консультации с профессиональным парикмахером.

Соблюдение всех вышеуказанных правил по уходу позволит вам максимально долго радовать себя и окружающих длинными, густыми, роскошными волосами!

Как уложить нарощенные волосы. Уход за наращенными волосами

Красивые, густые и длинные волосы, бесспорно, являются украшением и великолепным завершением женского образа. От природы похвастаться таким богатством может не каждая представительница прекрасного пола (на что влияют многие факторы, в том числе и генетика). В наши дни решить проблему коротких, тонких, лишенных объема и густоты волос достаточно просто, волосы можно искусственно нарастить. От качественного и полноценного ухода зависит состояние и внешний вид нарощенных волос.

Перед тем, как рассказать непосредственно об основных правилах ухода за нарощенными волосами, напомню о существующих способах наращивания . Наиболее популярными считаются:

  • Английская технология наращивания волос или «горячее наращивание» — в процессе применяются клеевой пистолет, органическая смола и капсула величиной с рисовое зёрнышко. Срок службы таких волос строго индивидуален.
  • Итальянская технология наращивания – в процессе используются кератиновые капсулы и электрические аппараты. Срок службы таких прядей составляет 3-6 месяцев.
  • Испанская технология или «холодное наращивание» — в процессе применяются клей, закрепитель и очень маленькие капсулы. Проносить такие пряди можно от 2 до 6 месяцев.
  • Ленточное наращивание – осуществляется довольно быстро (в течение часа), при этом волосы собирают на специальные силиконовые ленты и прикрепляют к вашим волосам. Срок «носки» таких прядей всего два месяца.
  • Наращивание на металлические кольца – наиболее приемлемый способ в плане малой травматичности для волос. Носить такие волосы вы сможете не больше месяца, но снять их можно самим, не прибегая к помощи специалистов.

Наращивать волосы можно с применением искусственных или натуральных прядей, причем последние ценятся дороже.

Как правильно мыть нарощенные волосы.

Мытье является самым главным и одновременно хлопотным занятием в уходе за нарощенными волосами, ведь нужно постараться избежать спутывания прядей, что довольно проблематично сделать. Но если придерживаться некоторых правил вы сможете добиться желаемого результата.

Первое мытье прядей должно быть проведено через два дня после процедуры, чтобы не отлетели крепления. Волосы при этом следует расчесать, чтобы предотвратить спутывание. Данный процесс также должен осуществляться по правилам, о которых будет написано чуть ниже.

Мыть голову «в тазике» или в ванной, наклонив вниз, теперь нельзя, это приведет к спутыванию локонов. В данном случае идеально подойдет душ.

Для мытья следует выбирать специальный шампунь и бальзам с увлажняющим действием. Их можно приобрести в салоне (там обычно представлены целые линейки средств по уходу за нарощенными волосами), где проводилось наращивание, либо в обычном косметическом магазине с пометкой «уровень pH – нейтральный». Никаких увлажняющих бальзамов, гелей и прочих средств для дополнительного ухода, не предназначенных для таких волос, использовать нельзя, если это, конечно, не средства из линейки, предназначенной специально для нарощенных волос. Кстати, консистенция подобных средств не должна быть слишком густой, в противном случае придется разбавить его теплой водой (небольшое количество).

Нельзя пользоваться шампунем для сухих волос, этим вы ухудшите внешний вид нарощенных прядей, и они начнут интенсивно вычесываться.

Наносить шампунь следует очень бережно, осторожно, без применений размазывающих движений, втираний, растираний и т. д. Смывать его следует буквально сразу. Далее следует нанести бальзам, распределив по линии роста волос, исключая участки, где зафиксированы крепления волос и так же аккуратно смыть. Ополаскивать волосы необходимо чистой профильтрованной, а главное теплой водой. Уксус или сок лимона в воду для ополаскивания не добавлять, кислота повредит капсулы.

Вытирать чистые волосы следует также аккуратно и бережно, как и мыть. Никаких растираний, скручиваний, «отжиманий», дерганий и т.д. Необходимо мягко и аккуратно водить полотенцем по прямым прядям в направлении сверху в низ. Качественное махровое полотенце идеально впитает влагу, не повреждая нарощенные пряди.

Расчесывать мокрые волосы нельзя даже свои, а тем более нарощенные. Важно высушить пряди естественным способом, не прибегая к фену и другим термоприборам. Только после этого приступить к расчесыванию.

При наличии нарощенных прядей нельзя ложиться спасть с мокрой головой, иначе утром вы не сможете их расчесать, не повредив капсулы.

Баня, сауна и солярий и другие подобные места, следует исключит из своей жизни в период ношения нарощенных волос, это обеспечит их привлекательность в течение всего времени использования. Запрет обусловлен тем, что высокие температуры и хлорированная вода повреждают крепежные капсулы. Если же соблазн взял над вами верх, и вы все-таки решили пойти на «запретные» процедуры, всегда применяйте резиновую или полиэтиленовую шапочку для защиты прядей (хотя бы так). После водных процедур в бане или сауне волосы расчесывать нельзя, нарощенные пряди начнут выбиваться из крепежей.

После купания в бассейне (открытом водоеме) пряди тщательно промыть теплой водой под душем с шампунем и нанести несмываемый защитный бальзам (если это прямые волосы, то только на кончики, если волнистые – на 2/3 длины).

Расчёсывание нарощенных волос.

Процесс расчесывания нарощенных волос должен производиться с помощью специальных инструментов. Расческа должна иметь мягкие широкие зубчики без шариков на кончиках, они могут повредить или разорвать места соединений натуральных прядей с искусственными локонами. В специализированных отделах можно приобрести расчёску с редкими зубьями, специально разработанную для этих целей.

Расчесывать необходимо исключительно сухие волосы. Расчесывание следует начинать с кончиков, для чего собрать волосы в хвост. Затем сжать волосы под затылком и прочесать середину. Последний этап – расчесывание корней, что необходимо делать с особой аккуратностью.

Запомните, обновленную шевелюру нужно расчесывать три раза в день. Если вы любите начесы и тугие прически, от них придется воздержаться, пока носите нарощенные волосы.

Окрашивание нарощенных прядей.

Окрашивать обновленную копну волос, конечно же, можно. Но! Краска не должна проникать в места крепления искусственных прядей к натуральным. Самим в домашних условиях так окрасить волосы невозможно, поэтому при желании мастер (профессионал, который делал наращивание) с удовольствием окажет такую услугу. Помните, частые окрашивания сделают нарощенные пряди жесткими и непослушными. Средство для окрашивания важно выбирать без аммиака или с минимальным его содержанием в составе.

Укладка нарощенных волос.

Укладку нарощенных локонов делать можно, при этом стараясь не задеть участки крепления прядей. Средства для укладки выбирать с нейтральным pH. Желательно по этому поводу проконсультироваться с мастером. Сложные прически также стоит доверить мастеру.

Маски для нарощенных волос.

Дополнительный уход за волосами необходим, но только за своими, поэтому маски для питания волос следует наносить исключительно на корни, избегая мест крепления прядей, чтобы органические кислоты и другие агрессивные компоненты в составе масок не разрушали капсулы, тем самым сокращая срок их службы. К тому же в составы масок для ухода не должны входить настойки на спирту, горчица, корица и другие пряности, цитрусовые. Специальные маски для нарощенных волос облегчат вам задачу.

В течение носки нарощенных прядей необходимо проводить коррекцию. Это обусловлено отрастанием собственных волос. Поэтому капсулы перемещают к корням волос в соответствии с их ростом. Если при наращивании применялись капсульные технологии, то коррекцию следует проводить спустя четыре месяца после процедуры, а если ленточные – то через два месяца.

Чтобы дать собственным волосам немного отдохнуть раз в три месяца нарощенные пряди рекомендуется снять. Процедура проводится в салоне мастером с применением специального раствора.

Тщательный уход требуют не все нарощенные волосы. Здесь следует учитывать применяемую технологию. Трудоёмкий уход характерен для английской технологии наращивания (мыть исключительно разведенным шампунем, маски и бальзамы под запретом). При испанской технологии ухаживать нужно только за капсулами. А вот самая неприхотливая итальянская технология наращивания.

В любом случае, перед наращиванием и после него подробно проконсультируйтесь со специалистом относительно особенностей ухода за прядями.

Уход за нарощенными волосами – дело не легкое, но результат превосходит все даже смелые ожидания!

Испокон веков красивые длинные волосы считались главным показателем женской красоты. Поэтому русские красавицы отращивали себе шевелюру, заплетали ее в косы, украшали цветами. В наше время, чтобы выглядеть модно, не обязательно иметь натуральные длинные волосы, ведь в любую минуту, обратившись к стилисту, можно их нарастить с целью создания красивой торжественной укладки на важное событие. В этой статье мы расскажем о самых красивых прическах, которые вы сможете сделать сами в домашних условиях на наращенные волосы.

Особенности причесок из наращенных волос

Наращенные волосы внешне практически ничем не отличаются от натуральных,
однако уход за ними должен быть особенным, чтобы сохранить их красоту и аккуратный вид на длительное время.

  • не начесывайте наращенные кудри;
  • в процессе мытья головы запрокидывайте ее назад, чтобы волосы не спутались с прикрепленными прядями;
  • используйте косметические средства по уходу за наращенными локонами.
    Это могут быть ополаскиватели, маски, разные гели и бальзамы;
  • сушить «неродные» кудри феном можно только в холодном режиме;
  • не пытайтесь самостоятельно окрашивать и тонировать прикрепленные пряди.
    Доверьте это дело профессионалам, иначе получится неутешительный результат;
  • прически с наращенными волосами должны выглядеть естественно. Добиться этого можно, скрывая места, где пряди крепятся к «родным» локонам;
  • если хотите создать прически на нарощенные волосы в домашних условиях самостоятельно, не используйте тяжелые украшения,
    они стянут прикрепленные пряди и испортят внешний вид укладки.

Совет.
Чтобы прикрепленные к вашей голове пряди не путались, их нужно чаще расчесывать. В противном случае высок риск превратить шевелюру в «мочалку».

Средства и приборы, которые можно использовать при укладке

Создавая прически с наращенными волосами, можно использовать косметические средства
(пенку, лак, гель), но только если онине содержат в себе химических элементов, которые могут нанести вред шевелюре.

Что касается инструментов и специальных парикмахерских приспособлений, которые можно использовать в ходе создания прически для нарощенных волос,
то к этому списку относятся:

  • шпильки;
  • невидимки;
  • заколки;
  • диадемы;

Зная необходимые нюансы, можете создавать изысканные шедевры парикмахерского искусства на своей голове. О самых красивых и простых вариантах мы подробно расскажем далее.

Описание причесок:

Представленные нами прически можно делать на торжественное мероприятие, в повседневной жизни, собираясь на работу, прогулку и романтическое свидание.

Боковой колосок

В процессе плетения бокового колоска, необходимо придерживаться такой последовательности действий:

  1. Сначала хорошо расчешите кудри. Они не должны спадать на одну сторону.
  2. Выберите любой край, сплетите обычную французскую косу. Придерживайтесь мелкого плетения — чаще чередуйте тонкие прядки между собой
    , чтобы они смотрелись аккуратнее.
  3. Заплетите косу по всей длине кудрей, хотя допустимо оставить и небольшой хвостик.
  4. Оставшиеся незаплетенные локоны подкрутите на плойку.
  5. Прикрепите любое украшение.

Совет.
Очень гармонично будет смотреться цветок в месте скрепления косы резинкой.

Водопад

Любительницам распущенных волос подойдет укладка «Водопад».
Она очень нежная, романтичная, отлично будет смотреться на вечернем мероприятии. Как ее сделать:

  1. Хорошо расчешите волосы, сделайте аккуратный пробор сбоку.
  2. У основания получившегося пробора возьмите три небольших тонких пряди
    и сплетите косу, делая нахлест сначала справа, а затем слева.
  3. Правые прядки не вплетаются в косу
    , они остаются свободными.

В итоге получится объемная французская коса, из которой выходят свободные кудри. Их рекомендуется подкрутить при помощи плойки, разогретой до минимальной температуры.

Французская складка

Отличный вариант укладки для деловой девушки, работающей в офисе.

Для создания Французской складки, необходимо:

  1. Разделить волосы на пробор (он должен получиться косым).
  2. Одну сторону пробора заверните в ракушку, заколите ее невидимками с внутренней стороны.
  3. Вторую сторону (она будет менее объемной и пышной) сверните таким же образом, а затем подколите к первой ракушке.
  4. Макушку начешите, приколите ее кончики внутрь ракушки заколками.
  5. Украсьте переднюю часть головы ободком, зафиксируйте получившуюся французскую складку любым косметическим приспособлением.

Пышный пучок

Девушкам нравится прическа «Пучок»
, ведь это удобно, практично и в то же время очень элегантно. Как сделать пышный пучок из наращенных кудрей:

  1. Отделите надо лбом широкую прядь
    и хорошо расчешите ее.
  2. Затем приподнимите ее, формируя небольшой кок, сдвиньте вперед и зафиксируйте тонкой заколкой.
  3. Из оставшейся части локонов на макушке соберите тугой высокий хвост и сформируйте из него жгут, уложив по центральной части головы.
  4. Сбрызните получившийся пучок фиксатором и украсьте красивыми шпильками.

Каскад из локонов

Если ваша шевелюра вьется от природы, то вам подойдет такая волнистая укладка.
Чтобы ее сделать, необходимо:

  1. Разделить шевелюру на три пряди.
  2. Каждую из них нужно закрепить резинками, чтобы волосинки из них не выпадали.
  3. Накрутить с помощью плойки их концы.
  4. Боковые кудри следует заколоть невидимками так, чтобы на макушке образовался объем.

Совет.
В завершение взбрызните укладку фиксатором, и смело отправляться на романтическое свидание или вечернюю прогулку.

Низкая ракушка

Этот вариант укладки можно делать каждый день:

  1. Хорошо расчешите шевелюру.
  2. Выпрямите их утюжком, нагретым до минимальной температуры.
  3. Сделайте на затылке
    хвостик.
  4. Сверните получившийся хвост в кольцо вокруг пальца.
  5. Основание хвоста закрепите небольшой резиночкой.
  6. Снизу закрепите прическу невидимками и сбрызните получившуюся ракушку фиксатором.

Укладка со жгутами

Очень стильно смотрится прическа, сделанная из жгутов:

  1. Отделите на голове в области лба широкую треугольную прядь.
    Ее нужно разделить на две одинаковые части.
  2. Начните скручивать одну из них влево по часовой стрелке, постепенно присоединяя к ней более тонкие прядки с висков.
  3. То же самое повторите с правой частью отделенных волос.
  4. На затылке соедините оба жгута в пучок, скрепите его заколкой или резинкой, а затем сбрызните лаком.

Не забывайте о коррекции нарощенных волос . Что это такое, о частоте проведения читайте на нашем сайте.

Пучок из кос

Пучок из кос — очень модная прическа, которую можно делать девушкам в любом возрасте.
Чтобы она получилась, нужно:

  1. Разделить шевелюру на три части.
  2. Из каждой необходимо сплести колоски.
  3. Соединить на затылке или на макушке три косы в один пучок.
  4. Украсить его декоративными шпильками, лентами или цветами.

Не бойтесь экспериментировать над своими образами! Меняйтесь, создавайте новые привлекательные укладки, применяйте свою фантазию и творческое воображение, даже если природа обделила вас густой и красивой шевелюрой. Не стесняйтесь наращивать локоны, желая выглядеть эффектно. Помните, что аккуратная прическа — это оправа естественной женской красоты!

Полезные видео

Прическа для нарощенных волос.

Прическа с накладными прядями «Локоны».

Каждая женщина хочет выглядеть привлекательно каждый день. Для этого в современном мире есть достаточно способов. Сегодня можно нарастить волосы, ресницы, ногти, в любое время года можно получить бронзовый загар. Прически с нарощенными волосами – это не только дань моде, но и прекрасное средство для тех, кто не имеет от природы своих длинных и густых локонов. К тому же, с ними можно создавать новые прически, экспериментировать со своей внешностью, изменить образ без каких-либо кардинальных вмешательств.

Все можно исправить, придя в салон красоты, где опытный мастер сможет нарастить вам длинные красивые локоны. С их помощью можно будет сделать прекрасные вечерние или свадебные прически или стрижки. Теперь вы стали счастливой обладательницей красивых локонов, и самое время подумать про прически. У них есть достаточно своих плюсов, но имеются и несколько нюансов, о которых вы должны знать:

  • Помните, что с наращенными волосами нужно полностью забыть об их начесывании.
  • Во время мытья головы пользуйтесь бальзамом-ополаскивателем.
  • Если вы сушите волосы феном, то для нарощенных используйте холодный режим.
  • Завивать, проводить колорирование, окрашивание или тонирование стоит делать в салоне у опытного мастера.
  • Ваша прическа обязательно должна скрыть места крепления прядей.
  • Не носите длительное время тяжелые украшения или прически, которые оттягивают корни.
  • Не стоит создавать прически, которые носятся более нескольких дней, так как нарощенные волосы нужно как можно чаще расчесывать во избежание спутывания.

Учтите, что совсем не каждый тип таких волос можно уложить, накрутить с помощью плойки или окрасить. Все зависит от метода их крепления и вида прядей. Поэтому обязательно спросите у вашего мастера о том, какие материалы он использовал при наращивании.

Варианты причесок с нарощенными волосами в домашних условиях

Укладка или стрижка таких волос обычно стоит несколько дороже, чем естественных. Но при помощи современных технологий вы можете уложить их либо сделать пару нехитрых причесок дома, особенно, если ваши волосы теперь длинные.

Прическа «Коса корона»

С такой прической вы будете чувствовать себя королевой, причем сделать её совсем не сложно. Она прекрасно смотрится на густых нарощенных волосах, а если они у вас ещё и волнистые – это только придаст объема самой косе. Итак:

  1. Для начала приготовьте расческу, заколку, которой можно будет отделить волосы для удобства, резинку и шпильки.
  2. Хорошо расчешите свои волосы, отделите их часть от виска до уха и закрепите заколкой. Локоны немного увлажните водой, от этого волосы перестанут рассыпаться.
  3. Отделите три пряди за правым ухом и начинайте плести в сторону затылка: нижнюю прядь подкладывайте под среднюю, верхнюю также под среднюю, и снова нижнюю прядку под среднюю и т.д.
  4. Переложите верхнюю прядку волос под среднюю и добавьте к ней прядь из общей массы. Дальше переплетите нижнюю со средней. Таким образом у нас выйдет французский способ плетения косы, когда подкладываются прядки под низ и добавляются новые только сверху.
  5. Продолжайте дальше плетение по направлению к левому уху. Следите, чтобы косичка шла ровно и не смещалась вниз или вверх.
  6. Доплетите косу вокруг головы до левого уха, а дальше продолжите плетение надо лбом.
  7. Когда вы дойдете до того места, где отделяли волосы заколкой (в начале создания прически), продолжайте плести, только теперь обычную косу, не захватывая прядей сверху. Закрепите все резинкой. Конец косы соединяйте с тем местом, где началось плетение, зафиксируйте невидимками или шпильками.
  8. На место, где соединяется коса, можно приколоть красивую заколку или цветок. А если у вас кудрявые волосы, то свободные кончики можно выровнять щипцами, от чего прическа только выиграет.

Высокая прическа из хвоста

Здесь не понадобятся особенные парикмахерские секреты и навыки. Эта прическа разнообразит ваш стиль, уберет длинные волосы (к которым, возможно, вы ещё не успели привыкнуть), откроет лицо и прибавит пару сантиметров в росте.

  1. Сначала отделите волосы на макушке и немного начешите их (только так, чтобы не повредить крепления нарощенных). Достаточно будет провести пару раз расческой вверх-вниз.
  2. Завяжите самый обычный высокий хвост и закрепите резинкой. Очень важно, чтобы она была тоненькой, незаметной и примерно одного цвета с вашими волосами.
  3. Резинку оттяните подальше от корней. Снизу, под резинкой, раздвиньте волосы, чтобы получилось отверстие. Через него пропустите пальцы и захватите кончик хвоста.
  4. Теперь протягивайте его через отверстие. Закрепите все шпильками, а кончик спрячьте под волосы, завернув его в пучок. Красиво и аккуратно расправляйте получившуюся сферу из волос.
  5. Прическа готова! С ней вы можете отправиться на работу или на прогулку. Если использовать яркие или блестящие заколки, лак с блестками, то можно из незамысловатого творения сделать вечерний вариант.

Прически на длинные нарощенные волосы можно делать с помощью различных утюжков, фена, закрепления невидимками, заколками и шпильками, только так, чтобы не задеть крепление.

Свадебные и вечерние прически с длинными нарощенными волосами

Вечерние или свадебные прически на длинные нарощенные волосы считаются самыми романтичными и женственными. Чтобы вся композиция выглядела наряднее, её можно украсить разнообразными заколками, камнями, стразами. Такие прически могут быть самыми разнообразными, что выбрать вам – решайте сами. Волосы могут быть полностью забранные, наполовину собранные или полностью распущенные. Самым распространенным и довольно простым вариантом является второй, который мы и представим вам ниже.

Прическа «Цветок»

Она прекрасно подойдет для длинных нарощенных волос, причем смотрится такая прическа безупречно и на ровных, и на вьющихся локонах. Самый важный момент – это элементарность её выполнения. Причем вы сможете сделать такую прическу самостоятельно в домашних условиях, потратив всего лишь полчаса своего времени.

  1. Приготовьте для начала фен, расческу, два бигуди, гибкий зажим, украшающие элементы.
  2. Вымойте волосы и высушите их феном в холодном режиме, немного приподнимая пряди. Это придаст дополнительный объем.
  3. Теперь отделяйте небольшие прядки волос на висках и накрутите их на бигуди.
  4. Аккуратно гладко причешите остальные волосы, сформировав при этом высокий хвост. Держа хвост в одной руке, продевайте в разрез гибкого зажима все волосы до средины длины.
  5. Придерживая концы волос, немного натяните хвост и сформируйте небольшой завиток, а далее прокрутите гибкий зажим в сторону лица. Помните, что волосы стоит укладывать как можно глаже и плотнее, так как при украшении прически главный момент – это крепкая основа.
  6. Далее закрепляйте прическу концами гибкого зажима и придайте ей форму.
  7. Кончики волос разделите на пряди и разместите вокруг прически в виде лепестков. Совет: если у вас непослушные локоны, концы нужно закрепить при помощи лака.
  8. Аккуратно раскрутите бигуди и немного причешите пряди пальцами. Украсьте все это маленькими заколками. Лучше всего подберите шпильки или заколки в виде цветочков или жемчуга, круга или полукруга.

Вот и все! Такая прическа прекрасно подойдет как для свадьбы, так и для выпускного вечера. Она придаст обладательнице ещё большей нежности и женственности.

Волосы – это естественное украшение каждой женщины, а красивая стрижка – её оправа. Именно поэтому нарастив их, девушки сразу же задумываются над вопросом, можно ли как-то преображаться, менять их длину. Стрижка на таких волосах – это уже довольно обычная практика.

Сегодня процедура наращивания волос пользуется серьезной популярностью. Многие дамы, мечтающие иметь длинные локоны и делать женственные романтические укладки, наконец-то получили возможность реализовать все свои мечты. Теперь они могут позволить себе самые красивые резинки, заколки, ободки, банты, цветы и прочие современные аксессуары для волос. Профессиональные парикмахеры даже назвали эту процедуру «средством против комплексов», ведь не всех же природа наградила длинными густыми волосами. Да и вообще, теперь вы сможете поменять свой образ до неузнаваемости и, как правило, только в лучшую сторону.

Когда мы видим прически знаменитостей на ковровой дорожке, мы удивляемся, откуда у них у всех такие густые объемные локоны?
Или, как их стрижка каре за неделю превращается в длинные волнистые волосы? Так же, как и большинство вещей в Голливуде фальшивы, прически не являются исключением. Нарощенные волосы — секретное оружие парикмахеров знаменитостей. Хотя, некоторые из них сделаны из настоящих волос, а другие из синтетических, все они делают чудеса, изменяя прическу в мгновение ока.

Накладные пряди на заколках
могут подарить вам более густые и длинные волосы за считанные секунды. Главное, носить их как натуральные и
вы, просто, должны знать, как это сделать. Мы расскажем вам о 10 красивых прическах с нарощенными волосами.

Первая прическа для нарощенных волос: ободок с косой плюс челка

Как сделать:

Чтобы создать этот образ, помойте голову, высушите волосы феном, как обычно, и уложите челку утюжком. Затем, прикрепите накладные пряди
от уха до уха и аккуратно расчешите волосы, чтобы смешать родные локоны с искусственными. Оденьте ободок с заплетенной косой, вот как этот, например.

Украсьте волосы красивым аксессуаром над ухом. Это образ кокетки.

Вторая прическа для нарощенных волос: длинные и прямые

Как сделать:

Уложите челку на бок и сбрызните лаком для волос. Теперь, прикрепите на затылке ровные, длинные пряди на заколках, расчешите осторожно. Чтобы придать стильность прическе, заплетите на противоположной от челки стороне французскую косу, как ободок, с концом у уха.

Третья прическа для нарощенных волос: конский хвост на боку

Как сделать:

Это самый легкий образ…Уложите челку на бок при помощи лака. Прикрепите длинные ровные пряди на затылке и завяжите конский хвост на боку. Легко и просто…

Четвертая прическа для нарощенных волос: гулька на боку

Как она это сделала:

Если вы знаете, как создать обычную гульку на боку — отлично. Все, что вам нужно будет, это сделать конский хвост на боку. Затем, скрутите его в гульку и зафиксируйте невидимками или шпильками. Наконец, на гульку прикрепите искусственный пучок волос на зажиме, вот такой, например:

Пятая прическа для нарощенных волос: объемный конский хвост

Как сделать:

Расшешите челку и разделите ее на две стороны, сделав пробор посередине. Распылите на нее лак сильной фиксации. Следующим шагом будет создание объема на макушке. Создайте его с помощью начес специальной расческой. Завяжите волосы в хвост, а из хвоста сделайте гульку. Выпустите по бокам лица несколько тоненьких прядок и подкрутите их щипцами для завивки. В завершение, прикрепите на гульку
искусственный хвост. Модель использовала вот такой хвост (в другом цвете):

Шестая прическа для нарощенных волос: высокий хвост

Как сделать
: Сбрызните верхнюю часть головы водой и нанесите на волосы немного геля. Завяжите высокий конский хвост. Прикрепите на родной хвост — накладной. Вот такой, например (он идет с уже отделенной прядкой для обматывания вокруг хвоста):

Это простейший способ сделать красивый конский хвост, даже если вам пора мыть голову.

Седьмая прическа для нарощенных волос: длинные и волнистые

Как сделать
: Сперва, накрутите родные волосы щипцами с небольщим диаметром. Создайте волны и сбрызните их лаком для волос. Затем прикрепите в районе от уха до уха волнистые пряди для наращивания на заколках. Вот такие, к примеру:

В данном случае, модель использовала 5 синтетических прядей. Затем, пальцами смешайте родные волосы с накладными.

Восьмая прическа для нарощенных волос: кудрявая гулька

Как сделать
: Легко. Из предыдущей прически сделайте растрепанный хвостик на боку, завяжите резинкой, а его конец заверните под низ и спрячьте. Украсьте эту романтическую прическу цветком.

Девятая прическа для нарощенных волос: заплетеный ободок

Как сделать
: Сделайте прическу №7. Поднимите волосы вверх, заколов их заколкой-крабом и оставив взъерошенные кончики. Затем, просто оденьте ободок с искусственной косичкой, как в первом уроке. Вытащите из прически тоненькие прядки по бокам лица. Вот и все!

Десятая прическа для нарощенных волос: длинная коса на боку

Как сделать
: Оденьте волосы для наращивания и расчешитесь, чтобы смешать накладную прядь с родными локонами.

Заплетите косу на боку и оденьте обруч, чтобы убрать челку с лица. Готово!

Оля Лихачева

Красота — как драгоценный камень: чем она проще, тем драгоценнее:)

Содержание

По отзывам, нарощенные волосы имеют минусы и плюсы, различные последствия. Девушки и женщины прибегают к наращиванию, когда их собственная шевелюра не устраивает длиной, объемом или качеством. Процедура требует тщательности исполнения, квалификации мастера и не может проводиться самостоятельно. Ознакомьтесь с этапами наращивания, уходом за волосами.

Что такое нарощенные волосы

Под наращиванием понимается косметическая процедура, помогающая увеличить объем или длину волос. Она заключается в креплении прядей (искусственных или натуральных) к собственным. Длина нарощенных волос зависит только от желания клиентки. Целью процедуры называют эстетические соображения. У нее есть минусы, плюсы, последствия и особенности проведения.

Виды наращивания волос

В косметологии выделяют всего три вида наращивания. Среди них идет подразделение на методы наращивания:

  1. Холодное наращивание – фиксация прядей клеем или бусинами, без термического воздействия. Делится на ленточное (к корням клеится лента), испанское наращивание (светлый крепеж для фиксации), с использование металлических бусин (скрепляют свои пряди с нарощенными), бразильское (оборачивание косичками).
  2. Горячее наращивание – пряди крепятся с помощью специальной смолы, нагревающейся для клейкости. Подразделяется на итальянскую технологию наращивания (крепление разогретой смолой), английскую технологию (использование клеевого пистолета).
  3. Ультразвуковое – клей топят не высокой температурой, а ультразвуком, это относится к аппаратным процедурам.

Плюсы и минусы

При проведении процедуры стоит учитывать плюсы и минусы наращивания волос, которые ее сопровождают:

  1. Преимущества: придание эффектного объема, длины до 70 см, быстрый недорогой процесс, возможность кардинальной смены прически.
  2. Недостатки: нарощенные участки видны, требуется специальный тщательный уход и периодическая коррекция, пряди спутываются, свои пряди испытывают дополнительную нагрузку, выпадают.

Последствия

От профессионализма мастера и используемых материалов зависят последствия наращивания волос. Их негативная сторона заключается в следующих факторах:

  • ожоги, раздражение волосистой части головы;
  • ощущение тяжести, головные боли;
  • выпадение нарощенных прядей вместе с собственными;
  • травмирование фолликул;
  • волосы становятся редкими, слабыми, ломкими, тонкими, секутся.

Цена на нарощенные волосы

Наращивать пряди можно только у мастеров, подтвердивших свою квалификацию. В салонах красоты Москвы и Санкт-Петербурга действуют примерные цены:

Уход за нарощенными волосами

Девушкам, прошедшим процедуру наращивания, полезно знать, как ухаживать за нарощенными волосами:

  • расчесывайтесь щеткой трижды в день;
  • приобретите профессиональные средства по уходу;
  • мойте голову под душем, сушите бережно, естественным путем, но не горячим феном;
  • при купании в бассейне надевайте шапочку;
  • не посещайте солярий, бани, сауны;
  • пользоваться утюжками и плойками для укладки нарощенных прядей можно, но на безопасном расстоянии от капсул;
  • химическая завивка под запретом;
  • не ходите под прямыми солнечными лучами без головного убора.

Как мыть

Для ежедневного мытья нарощенных прядей выберите специальный шампунь с нейтральным уровнем кислотности (рН). Наносите шампунь, разбавив дозу для намыливания водой, чтобы средство лучше и равномерно распределилось. Во время мытья не трите, не выкручивайте пряди, не делайте резких движений руками. Нельзя мыть голову, запрокинув вниз, под краном или в тазике. Вода должна стекать сверху вниз, поэтому применяйте только душ.

При нанесении бальзама затрагивайте только среднюю часть и кончики, но не корни. Избегайте попадания спреев и кондиционеров на места крепления. Не принимайте ванну с распущенными длинными волосами, лучше заплетите их в косу. Не заворачивайте голову в полотенце сразу после мытья – промокните длину и дайте высохнуть естественным путем. Не ложитесь спать с мокрыми распущенными прядями.

Как расчесывать

Перед мытьем нарощенные пряди нужно подготовить. Расчешите их массажным гребнем из натуральных материалов с редкими зубчиками. Это поможет избежать статического электричества и запутывания. После мытья слегка просушите длину и расчешите, придерживая у корней, чтобы избежать высокого давления в местах крепления лент или капсул. Разрешается слегка просушить теплым воздухом фена длину и аккуратно прочесать. Расчесывать мокрые волосы нежелательно, даже специальной расческой.

Как сушить

Если вы моете голову на ночь, то ни в коем случае не ложитесь спать с мокрыми или влажными прядями. Они запутаются, образуют колтуны, которые невозможно будет расчесать. После мытья бережно промокните нарощенные пряди сухим полотенцем, не накручивая его на голову. По возможности сушите волосы естественным путем, без фена. На практике это получается редко, поэтому можно применять фен в режиме подачи холодного воздуха. Не направляйте потоки на капсулы, начинайте сушить с кончиков, постепенно продвигаясь вверх. После высыхания проверяйте руками, не осталось ли узелков.

Окраска нарощенных волос

Желательно думать об окрашивании нарощенных прядей до наращивания, так меньше хлопот. В этом случае мастер отдельно красит волосы клиентки в нужный оттенок и отдельно накладные. Если девушка захотела сменить цвет после процедуры, обратитесь к специалисту. Самостоятельное окрашивание может дать непредсказуемый результат. Нарощенные пряди окрашиваются быстрее натуральных локонов, для них применяется слабый раствор, а краска не наносится на капсулы.

Средства ухода за нарощенными волосами

После проведения наращивания девушкам придется сменить косметику и подобрать средства ухода за нарощенными волосами. Понадобится специальный нейтральный шампунь, разглаживающий и питательный бальзам, несмываемый спрей для длины (помогает избежать запутывания), масло для кончиков и маски для укрепления и питания корней (не дают родным волосам выпадать).

Шампунь

Чтобы хорошо промывать голову, понадобится купить мягкий шампунь для нарощенных волос. Он должен быть нейтральным, иметь в составе бережные мылящиеся основы, без агрессивных компонентов и силиконов. Популярные бренды:

  • Keune Design – подойдет для окрашенных прядей, устраняет загрязнения, насыщает витаминами и минералами, защищает от термического воздействия, придает шелковистость, эластичность;
  • Constant Delight – придает блеск и эластичность, деликатно очищает за счет натурального состава;
  • Barex – специальный шампунь для ленточного наращивания, устраняет спутывания, придает естественный блеск, устраняет излишнюю жирность;
  • Yves Rosher – моющее средство укрепляет корни, препятствует образованию секущихся кончиков, не способно повредить капсулы;
  • Estel – мягко очищает кожу, содержит натуральный протеин, экстракт китайской камелии и фруктовые кислоты, защищает от воздействия солнечного излучения.

Маски для нарощенных волос в домашних условиях

В уходе за волосами хорошо использовать народные маски, сделанные самостоятельно в домашних условиях:

  1. Смешайте пять столовых ложек натурального йогурта, яйцо, чайную ложку льняного масла и пару столовых ложек порошка какао (не надо, если вы блондинка). Маску нанесите на длину сухих волос, избегая корней, оставьте на полчаса, смойте шампунем.
  2. Добавьте к яичному желтку пару ложек меда, оливкового масла, взбейте. Распределите по длине, оставьте на полчаса.
  3. Подогрейте стакан кефира на водяной бане до комфортной температуры, смочите пряди, через полчаса вымойте.

Изолированные цепочки: структурная роль изолированных протяженных цепей в белках | Белковая инженерия, дизайн и отбор

Аннотация

Причины образования удлиненных цепей (E-цепей) в белках часто связаны с образованием β-листов. Однако E-цепи, не являющиеся частью β-листов, обычно встречаются в белках. Это поднимает вопросы о структурной роли и стабильности таких изолированных E-цепей. Используя набор данных из 250 в основном негомологичных кристаллических структур белков с высоким разрешением (<2 Å), мы идентифицировали 518 изолированных E-цепей из 187 белков.Двумя наиболее отличительными чертами изолированных E-цепей от β-цепей в β-листах являются высокий преобладание пролиловых остатков, встречающихся в изолированных E-цепях, и их высокая подверженность воздействию окружающей среды. Удаление регионов с конформацией полипролина из набора данных не привело к значительному снижению склонности пролильных остатков к появлению в изолированных E-цепях. Изолированные E-цепи часто характеризуются амидными и карбонильными группами основной цепи, участвующими в водородных связях с полярными боковыми цепями или водой.Они часто фланкированы нерегулярными петлевыми структурами и менее консервативны, чем β-листы, образующие β-цепи, среди гомологичных белковых структур. Предполагается, что изолированные β-тяжи обладают многими характеристиками петлевых сегментов, но с повторяющимися (ϕ, ψ) значениями, попадающими в β-область карты Рамачандрана.

Введение

Требование полярных групп в белках удовлетворяться за счет водородных связей может рассматриваться как директор фолдинга белков (Rose and Wolfenden, 1993).Поскольку известно, что у большинства аминокислотных остатков внутри белковых структур отсутствуют полярные боковые цепи (Chothia, 1976; Miller et al., 1987), можно предположить, что большинство полярных групп во внутренней части расположены в основной цепи. полипептидной цепи. Эти полярные группы основной цепи полипептида (NH и C = O группы), как известно, часто удовлетворяются благодаря образованию спиральных и β-листовых структур в белках (Baker and Hubbard, 1984; Stickle et al., 1992). Формирование характерных паттернов водородных связей с участием амидных и карбонильных групп основной цепи полипептида является важным признаком образования α-спиралей, β-листов и β-витков в белках (Pauling and Corey, 1951; Pauling et al., 1951; Венкатачалам, 1968). В самом деле, важным движущим фактором для образования α-спирали в белках, как предполагается, является образование внутрисегментных водородных связей (Presta and Rose, 1988). Известно, что отклонение от характерных паттернов водородных связей в α-спиралях и β-листах приводит к искажениям в этих структурах (Richardson et al., 1978; Barlow and Thornton, 1988). Эти области искажения часто оказываются сольватированными. Например, хорошо известны изгиб, вызываемый остатком пролина в середине α-спирали, и существование β-выпуклости в β-листах.

Предпочтения аминокислотных остатков и стабилизирующие ван-дер-ваальсовы взаимодействия также являются характеристиками α-спиралей и β-цепей в белках (Street and Mayo, 1999). Предполагается, что конформационная энтропия вращения боковых цепей является ключевым признаком того, что какой-либо тип аминокислоты имеет форму α-спирали или β-листа (Presta and Rose, 1988; Creamer and Rose, 1992; 1994; Стэпли и Дойг, 1997). Например, взаимодействия между боковыми цепями в положениях i и i + 3 (и i + 4) в α-спиралях (Creamer and Rose, 1995) и взаимодействия между боковыми цепями через β-цепи, участвующие в формировании β-листа. известно, что они способствуют стабилизации этих структур (Lifson and Sander, 1980; Otzen and Fersht, 1995; Smith and Regan, 1995; Wouters and Curmi, 1995).

β-лист обычно считается «вторичной структурой», хотя известно, что он отличается от других видов регулярных вторичных структур. Различие проистекает из того факта, что требуется, чтобы соседние в пространстве области белка в расширенной конформации стали выровненными, чтобы сформировать характерные межцепочечные водородные связи. Однако может быть неуместным называть β-цепь вторичной структурой, поскольку, в отличие от других видов вторичной структуры, нет внутрисегментных водородных связей.Часто возникает соблазн связать роль образования области основной цепи в расширенной конформации (удлиненные цепи или E-цепи) с ролью β-листов.

В этой статье мы обращаем внимание на области белков в расширенной конформации, которые не участвуют в формировании β-листа. Поскольку описание протяженной цепи не включает водородные связи амидных и карбонильных групп основной цепи, если только они не участвуют в формировании β-листа, роль таких протяженных структур в белках вызывает недоумение.Кроме того, поскольку эти E-цепи не участвуют в формировании β-листов, отсутствует возможность межцепочечного взаимодействия между неполярными остатками, подобного тому, которое впервые было обнаружено Lifson and Sander (1980). Мы исследовали большое количество известных белковых структур и обнаружили, что такие изолированные протяженные цепи обычно встречаются в белках и имеют общие характеристики петель и β-листов в белках. Эти E-цепи отличаются от протяженной конформации полипролина типа II, наличие которой в глобулярных белковых структурах широко изучено (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987а – в; Анантанараянан и др., 1987; Аджубей, Штернберг, 1993). Конформация полипролина типа II в некоторой степени похожа на конформацию одиночной нити коллагена с характеристическими значениями (ϕ, ψ) около (–65 °, 140 °) и отличается от конформации β-нити, которая имеет приблизительные (ϕ, ψ) значения (–115 °, 130 °). Различные особенности структур, связанных с полипролином типа II (также называемые «мобильными» или М-конформациями Есиповой и соавторами), как видно из известных кристаллических структур белков, были тщательно проанализированы Есиповой и сотрудниками (Аджубей и др. ., 1987а – в; Власов и др., 2001). В частности, они провели несколько подробных анализов распределения длин, остатков и тетрапептидных последовательностей и сравнили степень присутствия этой структуры с α-спиралью и β-листом (Аджубей и др., 1987a – c; Власов и др., 2001). Как можно увидеть в ходе настоящего анализа, изолированные E-цепи, описанные здесь, отличаются от структур, связанных с полипролином II типа, поскольку значения (ϕ, ψ) изолированных E-цепей ближе к значениям β-листов. чем структуры полипролина типа II.

Материалы и методы

Используемый набор данных

Для анализа использовался набор данных из 250 высокоразрешенных (разрешение <2,0 Å) и негомологичных белковых структур, полученных из банка данных по белкам (PDB) (Bernstein et al., 1977; Berman et al., 2000). В случае белков с идентичными или очень похожими полипептидными цепями рассматривалась только одна из них. Цепочка, используемая в таких случаях, показана как пятый символ в полном списке кодов PDB используемых белков: 1aan, 1aazA, 1abe, 1abk, 1acf, 1acx, 1afgA, 1ahc, 1ak3A, 1alc, 1ald, 1alkA, 1amp, 1ankA, 1aozA, 1apmE, 1arb, 1arp, 1ars, 1ast, 1bbhA, 1bbpA, 1bgc, 1bgh, 1bmdA, 1brsD, 1bsaA, 1byb, 1cbn, 1ccr, 1cewI, 1cgt, 1cpcAcab, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpn, 1cseE, 1cse I, 1csh, 1ctf, 1cus, 1ddt, 1dfnA, 1dmb, 1dri, 1dsbA, 1eca, 1esl, 1ezm, 1fas, 1fdn, 1fgvH, 1fiaA, 1fkf, 1flpna, 1flfrfus, 1flfrfus , 1fxd, 1gd1O, 1gia, 1gky, 1glqA, 1glt, 1gog, 1gox, 1gp1A, 1gpr, 1hel, 1hip, 1hleA, 1hleB, 1hoe, 1hpi, 1hsbA, 1hsbB, 1hslA, 1huw, 1hypis , 1isuA, 1lcf, 1lec, 1lib, 1lis, 1lldA, 1ltsA, 1ltsC, 1ltsD, 1mba, 1mbd, 1mdc, 1mjc, 1molA, 1mpp, 1nar, 1nbaA, 1nlkdaR, 1npc, 1nscApon, 1nscA, 1nlldA, 1npc, 1nscA, 1ol , 1pgb, 1phc, 1php, 1pii, 1pk4, 1pmy, 1poc, 1poh, 1ppa, 1ppbH, 1ppbL, 1ppfE, 1ppt, 1prn, 1ptf, 1ptsA, 1r69, 1rbp, 1rdg, 1rec, 1ris, 1rnh, 1ropAropA , 1sgt, 1shaA, 1shfA, 1shg, 1sim, 1sltA, 1smrA, 1srdA, 1stn, 1tca, 1ten, 1tfg, 1tgn, 1tgsI, 1tgxA, 1thbA, 1tml, 1tonwh, 1trb, 1trkA, 1ubq, 1ubq ib, 1ypiA, 256bA, 2acq, 2act, 2alp, 2apr, 2bbkH, 2bbkL, 2bmhA, 2cab, 2ccyA, 2cdv, 2chsA, 2ci2I, 2cmd, 2cpl, 2ctvA, 2cy3, 2cyp, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2hbg, 2hmqA, 2lh7, 2lhb, 2ltnA, 2ltnB, 2lzm, 2mcm, 2mltA, 2mnr, 2msbA, 2ohxA, 2ovo, 2pabA, 2pia, 2plt, 2por, 2prk, 2rhe, 2rspA, 2spAscA, 2sarA 2trxA, 2tscA, 2wrpR, 2ztaA, 351c, 3app, 3b5c, 3bcl, 3blm, 3c2c, 3chy, 3cla, 3cox, 3dfr, 3dni, 3drcA, 3ebx, 3est, 3grs, 3il8, 3mdsA, 3psg, 3r 3sdhA, 3tgl, 4azuA, 4bp2, 4cpv, 4enl, 4fxn, 4gcr, 4i1b, 4icb, 4insC, 4insD, 4mt2, 4tnc, 5chaA, 5cpa, 5fd1, 5p21, 5pti, 5rubA, 6ldrdf, 8acndf, 8acndf, 7acfA, 8ldr, 7ac 8fabB, 9wgaA.

Обозначение второстепенных конструктивных элементов

Участок по крайней мере из четырех последовательных остатков был идентифицирован как E-цепь, если все значения (ϕ, ψ) в этой области лежат в пределах области, определенной следующим образом: –180 ° <ϕ <–30 °, 60 ° <ψ < 180 ° или –180 ° <ψ <–150 ° (Gunasekaran et al., 1998). Нить в расширенной конформации квалифицируется как структура типа полипролина II, если значения ϕ на каждом из остатков сегмента больше, чем –90 °.Конформация полипролина II типа очень похожа на конформацию одной цепи коллагена и, как известно, встречается в глобулярных белковых структурах (Soman, Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei) и Штернберг, 1993; Власов и др., 2001). Собранные таким образом E-нити были далее разделены на два класса, а именно: изолированные (те, которые не совпадают с другой E-цепью посредством водородной связи, характерной для β-листов) и выровненные E-нити (те, которые находятся в соответствии с другой E-цепью). -Цепь, образующая β-лист), используя алгоритм присвоения вторичной структуры на основе относительного положения атомов Cα (Рамакришнан и Соман, 1982; Соман и Рамакришнан, 1986).E-цепи, не являющиеся частью β-листа, называются «изолированными» исключительно для отражения того факта, что нет взаимодействия водородных связей между полярными атомами основной цепи цепи с другой цепью протяженной конформации. Выровненные E-тяжи также называются β-нитями, поскольку они участвуют в формировании β-листа. По краю β-нитей β-нити затем были определены как те сегменты расширенной конформации, которые совпадают только с одной другой β-нитью, в отличие от внутренних β-нитей, которые имеют сегменты, совпадающие с каждой стороной.Идентификация водородных связей основана на методе, использованном Overington et al. (Overington et al., 1990), включая расстояния между предполагаемыми донорами и акцепторами и энергию взаимодействия водородных связей.

Спирали были идентифицированы аналогично E-цепям с критерием, согласно которому по крайней мере четыре смежных остатка находились в области α R (определяемой как –140 ° <ϕ <–30 °, –90 ° <ψ < 45 °) (Gunasekaran et al., 1998). 3 10 спиралей были дифференцированы от α-спиралей с использованием процедуры Рамакришнана и Зомана (Ramakrishnan and Soman, 1982).Кроме того, участок из по меньшей мере четырех последовательных остатков, который не попадает ни в одну из категорий, описанных выше, был классифицирован как петля, а оставшиеся не-вторичные структурные непетлевые остатки были названы остатками случайной спирали. Результаты идентификации вторичных структур с использованием методов на основе положения Cα и (ϕ, ψ) были очень похожи на результаты, полученные с использованием других методов, таких как DSSP (Kabsch and Sander, 1983).

В обсуждениях символы β E , β B , E I и PPII относятся к краевой β-цепи, внутренней β-цепи, изолированной E-цепи и участкам полипролина II соответственно.

Генерация всех соседних молекул в кристаллической решетке

Мы также исследовали взаимодействия, если таковые имеются, между изолированными E-цепями и соседними молекулами в кристаллической решетке (наш набор данных не содержит структур ЯМР). Для каждой белковой структуры с хотя бы одной изолированной E-цепью мы сгенерировали дробные координаты, используя размеры ячейки, указанные в файле координат. Используя информацию о космической группе, эквивалентные точки автоматически распознаются из библиотеки эквивалентных точек, хранящейся для каждой космической группы.Генерируются дробные координаты всех атомов, соответствующих каждой эквивалентной точке. Кроме того, переводы на -1, 0 и +1 выполняются вдоль каждой из дробных осей x, y и z для создания всей системы соседних молекул (включая молекулы в соседних элементарных ячейках) вокруг данной молекулы. Наконец, все сгенерированные наборы координат преобразуются в исходную ортогональную систему координат Ангстремса с использованием размеров ячеек. Например, если пространственная группа данной записи такова, что она имеет четыре эквивалентных точки [включая исходную (x, y, z)], и каждая из эквивалентных точек может привести к набору 3 × 3 × 3 (= 27) соседних молекул, что приведет к генерации 4 × 27 (= 108) наборов координат.Мы сопоставили наши результаты с результатами, приведенными на сервере PQS (Henrick and Thornton, 1998), и результаты оказались абсолютно согласованными. Было проанализировано взаимодействие между полярными атомами основной цепи предполагаемых изолированных E-цепей в исходном наборе координат и соседними копиями в кристаллической решетке. Кроме того, если кристаллическая структура имеет более одной молекулы в асимметричной единице, также анализировалось взаимодействие между предполагаемой изолированной E-цепью и другой молекулой (молекулами), присутствующей в асимметричной единице.

Результаты и обсуждение

Набор данных из 250 белков был исследован для идентификации различных структурных элементов, а именно α- и 3 10 -спиралей, изолированных E-цепей, краевых и внутренних β-цепей и петель, в результате чего было получено 6030 сегментов, состоящих из 48 848 аминокислотных остатков. Результаты поиска представлены в таблице I. Более половины идентифицированных сегментов (56%) и 61% (N = 29 991) остатков попадают под хорошо узнаваемые вторичные структурные элементы, α-спирали (N = 1483) и β-листы [край (β E ) + внутренние β-тяжи (β B ), N = 1894] и около 33% (N = 1960) сегментов, состоящих из 15 422 остатков, классифицируются как петли.Основная часть остальной части состоит из 518 сегментов изолированных E-цепей (E I ), которые являются предметом данной статьи. Пятьдесят шесть сегментов были идентифицированы как сходные с полипролиновыми спиралями типа II (PPII), изученными Есиповой и соавторами (Adzhubei et al., 1987a-c; Vlasov et al., 2001). Результаты, полученные в результате анализа распределения длин этих сегментов, показывают, что α-спиральные области и β-листы, образующие β-тяжи (нити β E + β B ), как правило, образуют более длинные сегменты, чем E I или PPII.Α-спирали имеют среднюю длину 11,7 остатков (на сегмент) (Barlow and Thornton, 1988; Kumar and Bansal, 1998), в то время как цепи β E и β B имеют среднюю длину 6,3 и 7,4 соответственно ( Штернберг и Торнтон, 1977). Напротив, другие регулярные структуры, такие как спирали 3 10 (Рамакришнан и Соман, 1982), E I и нити PPII (Соман и Рамакришнан, 1983, 1986; Аджубей и др., 1987a – c; Аджубей и др.) Штернберг, 1993; Власов и др., 2001), как правило, короче со средней длиной 4–5 остатков на сегмент. Также наблюдается, что сегменты нерегулярных областей в белках, называемые петлями, имеют тенденцию быть длинными со средней длиной, близкой к восьми остаткам на сегмент (Martin et al., 1995). Таблица I также дает пик распределения длин для каждого типа структуры и процент примеров, представленных пиком. Можно видеть, что пик распределения длин приходится на четыре остатка на сегмент для большинства структур, за исключением только α-спиралей и внутренних β-цепей.В случае α-спиралей, хотя пик приходится на 10 остатков на сегмент, процент примеров, представленных пиком, очень мал (~ 8%). Эти факты указывают на то, что короткие сегменты регулярных структур повсеместно встречаются в белках.

518 сегментов изолированных E-цепей, идентифицированных из набора данных, содержат в общей сложности 2564 аминокислотных остатка. Длина этих сегментов варьируется от четырех до 14 остатков на сегмент. Было обнаружено, что около 51% этих сегментов имеют длину всего четыре остатка, что подтверждает более раннее наблюдение Soman и Ramakrishnan (1986) о том, что сегменты E I в белковых структурах часто бывают короткими.Один из самых длинных примеров цепей E I существует в структуре грибковой пероксидазы (код PDB = 1arp, 330–343) (Kunishima et al., 1994), показанной на рисунке 1, которая имеет длину 14 остатков. .

Сравнение длин нитей E I с другими удлиненными сегментами, нитями β E и β B и петлями, показано на рисунке 2. Можно видеть, что тенденция к более короткой сегменты для изолированных E-нитей и краевых β-нитей, а также петли, что показано постепенным снижением доли сегментов, заполняющих ячейки, соответствующие более длинным сегментам.С другой стороны, пик для внутренних β-цепей приходится на шесть остатков, что согласуется с результатами Штернберга и Торнтона (Sternberg and Thornton, 1977).

Склонность аминокислотных остатков находиться в различных протяженных сегментах и ​​петлях

Склонность 20 аминокислотных остатков к появлению в различных типах протяженных сегментов и петель была рассчитана для того, чтобы оценить предпочтения, проявляемые отдельными остатками для конкретных типов структур.Склонности были рассчитаны с использованием стандартного подхода Чоу – Фасмана (Chou and Fasman, 1974). Результаты представлены в таблице II. Можно видеть, что в целом гидрофобные остатки предпочтительнее полярных остатков во всех трех удлиненных сегментах, цепях E I , β E или β B . Широко известно, что β-разветвленные остатки, такие как Val, Ile и Thr, демонстрируют высокую склонность встречаться в β-листах (Chou and Fasman, 1974; Lifson and Sander, 1979; Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995). Интересно, что предпочтение остатков в цепях E I также отражает аналогичные характеристики. Это сильно подтверждает более ранние сообщения (Swindells et al., 1995) о том, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями аминокислотных остатков (Dinner et al., 1999). Напротив, как хорошо известно, петли предпочитают полярные остатки.

Одна интересная особенность, наблюдаемая из предрасположенности аминокислот, показанной в Таблице II, заключается в том, что пролиловые остатки обнаруживают очень высокое предпочтение в изолированных E-цепях, которые являются общими только для цепей PPII, и в этом случае причина очевидна.

Предпочтение пролинов в прядях E

I

Повышенное предпочтение пролина в цепях E I привело нас к исследованию существования цепей полипролина типа II (PPII) (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987). ; Adzhubei, Sternberg, 1993; Stapley, Creamer, 1999; Vlasov et al., 2001), которые напоминают цепи E I тем, что участвующие остатки первых также обладают протяженной конформацией.Области PPII распознавались как непрерывный участок значений (ϕ, ψ) в области полипролина (см. Материалы и методы) и не зависели от наличия или отсутствия пролина. В результате поиска было найдено всего 56 примеров цепей PPII. Когда нити PPII были исключены из набора данных, было обнаружено, что они представляют лишь очень небольшую часть расширенных сегментов. Пересчитанные значения предрасположенности, показанные в Таблице II, после удаления таких цепей все еще показывают поразительное предпочтение пролину переходить в цепи E I по сравнению с выровненными β-цепями.

Около 42% (N = 216) из 518 сегментов, классифицированных как цепи E I , содержат по крайней мере один остаток пролина в своей последовательности. Кроме того, эти остатки пролина вкраплены в последовательность без особого предпочтения какого-либо конкретного положения в последовательности. Эти наблюдения приводят к двум взаимосвязанным особенностям, которые можно рассматривать как причину высокого предпочтения пролина в цепях E I . Во-первых, отсутствие амидного водорода в основной цепи пролина делает его неподходящим кандидатом для включения в какие-либо стандартные вторичные структуры, в которых водородные связи основной цепи играют решающую роль, например, в α-спиралях и β-листах (Richardson and Richardson , 1988; Аврора, Роуз, 1998; Гунасекаран и др., 1998). Во-вторых, пролин обладает внутренним свойством влиять на скручивающие углы основной цепи остатка, предшествующего ему, чтобы принять расширенную конформацию (Gibrat et al., 1991; MacArthur and Thornton, 1991; Hurley et al., 1992). Эти уникальные характеристики пролина, по-видимому, являются причиной его предпочтительного присутствия в цепях E I , чем в цепях β E или β B .

Сравнение вероятностей возникновения между различными видами сегментов

Поскольку нити E I не являются частью β-листов, алгоритмы распознавания вторичной структуры обычно классифицируют их как петли.Таким образом, чтобы оценить их взаимосвязь с нитями и петлями PPII, β E и β B , мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона (значение P) (Minor and Kim, 1994a) между различными парами склонностей к аминокислотам. Значение P было рассчитано с использованием уравнения

P 2 = {Σ (x i — x av ) (y i — y av ) / [Σ (x i — x av ) 2 Σ (y i — y av ) 2 ] ½ } 2

где пары x i и y i соответствуют аминокислотным склонностям; i представляет собой индекс суммирования и представляет собой количество рассматриваемых типов аминокислот, а x av и y av представляют средние значения x и y, соответственно.Значения P перечислены в Таблице III. Чтобы избежать смещения, создаваемого двумя особыми остатками, очень гибким Gly и жестким Pro, они были исключены из набора данных, а коэффициенты были пересчитаны (Swindells et al., 1995). Графики, описывающие эти корреляции, показаны на рисунке 3. Поскольку у нас достаточно большое количество остатков в нашем наборе данных, ожидается, что на надежность значений предрасположенности не повлияет исключение пролиловых и глицильных остатков из расчетов.

Из таблицы III можно видеть, что цепи E I , по-видимому, показывают очень хорошую корреляцию с цепями PPII (P = 0,80). Однако из значений предрасположенности, представленных в таблице II, можно увидеть, что тенденции предпочтения аминокислот не очень похожи. Было обнаружено, что высокая корреляция, показанная в Таблице III для этой пары, связана с очень высокими значениями предрасположенности к Pro. При удалении этого остатка (а также Gly для однородности с другими парами) из расчета коэффициента корреляции значение резко упало до P = –0.08 (показано на рисунке 3). С другой стороны, корреляция между E I и любой из выровненных β-нитей (β E или β B ) улучшается при удалении Pro и Gly. Из низкого значения P (P = 0,43 для β E и P = 0,28 для β B с нитями E I ), когда включены Pro и Gly, цепи E I показывают хорошую корреляцию как с β E (P = 0,73) и β B (P = 0,72) нити. Одновременная хорошая корреляция между E I и β E и E I и β B неудивительна, поскольку из таблицы III видно, что существует чрезвычайно высокая корреляция (P = 0.92) между нитями β E и β B . Более того, эта высокая корреляция не меняется при удалении остатков Gly и Pro (данные не показаны). Это показывает, что нити E I аналогичны цепям β E или β B , за исключением повышенного предпочтения Pro в цепях E I . В отличие от более раннего случая (между нитями E I и PPII), где Pro усилил корреляцию, в последнем случае корреляция между E I и β E или β B был скрыт из-за повышенного предпочтения Pro в нитях E I .

С другой стороны, нити E I показывают отрицательную корреляцию (P = –0,09) с сегментами петель. Не похоже, чтобы это значение сильно изменилось даже после удаления Gly и Pro (P = –0,29). Тот факт, что предпочтения остатков цепей E I демонстрируют сильную корреляцию с цепями β E и β B и одновременно показывают отрицательную корреляцию с петлями (точно так же, как β E и β Нити B ; данные не показаны) побуждает нас предположить, что нити E I напоминают β-лист, образующий β-нити, с точки зрения предпочтений остатков (за исключением Pro) и структуры.

Сравнение склонностей с другими весами

Поскольку приведенное выше обсуждение приводит нас к выводу, что цепи E I аналогичны другим выровненным β-цепям, на уровне предпочтений по остаткам (за исключением Pro) мы сравнили наши склонности с другими шкалами, описанными в литературе. , например, Финкельштейном (Finkelstein, 1995). Поскольку все экспериментальные шкалы были получены в результате исследований хозяин-гость путем измерения ΔΔG для замены одного остатка другим, результаты представлены в шкале относительно одного из аминокислотных остатков, обычно аланина или глицина.Кроме того, большинство этих шкал также дают ненормальное значение ΔΔG для пролина. По этим причинам мы исключили все три остатка из наших расчетов.

Склонности различных аминокислот к цепям E I лучше всего коррелируют со склонностями к β-слоям, полученными Майнором и Кимом (Майнор и Ким, 1994b) (P = 0,75). Сравнение склонностей показано на рисунке 4. Те же авторы также продемонстрировали контекстную зависимость предпочтений аминокислот, анализируя краевые и внутренние позиции (Minor and Kim, 1994a, 1996), но наши склонности показывают только очень слабую корреляцию с этой шкалой ( Р = 0.26). Мы также сравнили наши данные с двумя другими шкалами (Kim and Berg, 1993; Smith et al., 1994), но обе показали очень низкие корреляции –0,53 и –0,20, соответственно.

Две теоретически выведенные шкалы, которые описывают внутреннюю склонность аминокислоты принимать определенную структуру (Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995), также использовались для сравнения склонностей, которые мы вывели для E I прядей. Наши результаты хорошо согласуются со склонностью к «B / Coil» Свинделлса и др.с P = 0,72 (показано на рисунке 4), тогда как он показал низкую корреляцию с таковой Муньоса и Серрано (P = 0,46).

Доступность изолированных удлиненных сегментов

Степень доступности растворителя для изолированной протяженной цепи рассчитывалась как отношение ее общей доступной площади поверхности (ASA) (Lee and Richards, 1971), которая встречается в белке, к сумме ASA каждого из составляющих остатков. как это происходит в расширенной конформации (Miller et al., 1987). Наблюдается, что немногим более 90% из 518 сегментов цепей β I имеют доступность в диапазоне 0–50%, а около 27% — в диапазоне 30–40%. Лишь очень немногие сегменты (13,5%) имеют низкую доступность (<10%), что указывает на то, что большая часть нитей E I имеет тенденцию подвергаться воздействию растворителя.

В попытке сравнить профили доступности нитей E I как с традиционными (выровненными) β-нитями, так и с петлями, на рисунке 5 показано сравнение профилей каждого из этих сегментов.Сразу видно, что большинство выровненных сегментов β-нити имеют очень низкие значения доступности. Около 55% сегментов имеют доступность в диапазоне 0–10%, при этом население через последовательные промежутки времени постепенно сокращается. Это также можно увидеть на вставке к рисунку 5, где показана совокупная частота по отношению к интервалам доступности, где кривая, соответствующая выровненным β-нитям, довольно быстро выходит на плато.

С другой стороны, поведение петель очень похоже на поведение нитей E I .Пики частотного распределения (25,3% петель) для этих двух видов сегментов практически совпадают, в интервале от 30 до 40%. Небольшое отличие состоит в том, что распределение доступности для петель распространяется на следующий интервал между 40 и 50%, а также около 24% сегментов петли. Тем не менее, кривые кумулятивных частот этих двух сегментов (показанные на вставке) почти совпадают, указывая на то, что цепи E I так же обнажены, как и петли в белковых структурах.

Из аминокислотных предпочтений цепей E I мы видим, что большинство предпочтительных остатков неполярны по природе. Однако мы также видим, что эти сегменты нитей E I подвергаются воздействию растворителя, как и петли. Чтобы разрешить эту дихотомию, мы проанализировали доступность боковых цепей неполярных остатков как в цепях, так и в петлях E I . Результаты показаны на рисунке 6. Можно видеть, что поведение неполярных боковых цепей почти идентично в обоих этих типах сегментов.Около 45% неполярных боковых цепей цепей E I скрыто от растворителя, указанного первым пиком на рисунке 6, что указывает на то, что высокая доступность обеспечивается полярными боковыми цепями и атомами основной цепи.

Сегменты, фланкирующие изолированные цепи E в белковых структурах

Структурная среда нитей E I была проанализирована путем выявления первого появления вторичного структурного элемента до и после этих сегментов.Мы искали образцы формы S a XXX – E I цепи – XXXS b , где S соответствует остатку в одной из вторичных структур, а X — остаток, который может быть частью регулярной вторичной структуры. или петля. Таблица IV показывает частоты встречаемости различных вторичных структурных сегментов в положениях S a и S b в непосредственной близости от изолированных E-цепей.

Один из вопросов, который можно задать о нитях E I , заключается в том, являются ли эти сегменты продолжением выровненных β-нитей, у которых нет соседнего сегмента, который нужно регистрировать.Из таблицы IV видно, что таких примеров очень мало. Существует всего 71 пример цепей E I , которые могут быть N-концевыми удлинениями выровненных β-цепей, и 83 примера C-концевых удлинений. Около 25% (N = 128) сегментов E I фланкированы α-спиралями на N-конце и около 26% (N = 133) на C-конце. Напротив, большинство примеров нитей E I фланкированы сегментами петель с одной или обеих сторон. Около 38% (N = 197) примеров имеют сегмент петли на N-концевой стороне, а 34% (N = 178) имеют аналогичную структуру на C-концевой стороне.Также есть 82 примера, где они окаймлены петлями с обеих сторон.

Следовательно, кажется, что протяженность протяженных конформаций — лучший тип структуры, обеспечивающий максимальное расстояние от конца до конца для данного количества остатков. Эти нити E I могут дополнять длинные петли, соединяющие вторичные структурные элементы, которые пространственно хорошо разделены.

Водородные связи с группами основной цепи цепей E

I

Поскольку пряди E I не являются частью β-листов, в них отсутствует лестница периодических водородных связей, которая характерна для β-листов.Следовательно, карбонилы и амиды основной цепи изолированных E-цепей должны быть удовлетворены водородными связями от других атомов белка или растворителя. 2564 остатка, участвующие в цепях E I , анализировали на водородные связи с полярными группами их основной цепи или от них. Из 2564 остатков 263 были остатками пролина, и только карбонильный кислород был доступен в качестве акцептора водородных связей. Из них только 94 образца были связаны водородными связями, а остальные 169 — нет. Среди примеров непролила 2301 у нас есть четыре возможности: остаток может быть связан водородной связью через амидный азот, карбонильный кислород, оба или ни один из них.Было обнаружено, что 380 примеров были связаны водородными связями через амидный азот, 391 — через карбонильный кислород и 656 — через оба, и 874 образца не имели водородных связей с полярными группами основной цепи.

Сверху видно, что около 41% из 2564 остатков в цепях E I не связаны водородными связями. Учитывая открытую для растворителя природу этих сегментов, потенциал водородных связей этих полярных групп может быть удовлетворен через окружающие молекулы воды.

Взаимодействие нитей E

I с соседними молекулами в кристаллах

Кристаллографические симметричные молекулы всех белковых структур в нашем наборе данных с хотя бы одной потенциально изолированной E-цепью были созданы, как указано в разделе «Материалы и методы».Мы исследовали взаимодействие нитей E I со всеми соседними молекулами в кристаллической решетке. В случаях с более чем одной молекулой в асимметричном звене также изучалось взаимодействие между цепью E I и другими цепями в асимметричном звене.

Из 518 предполагаемых изолированных E-цепей, идентифицированных в нашем анализе, только 34 вовлечены в какое-либо заметное взаимодействие с соседними молекулами в кристаллах. По крайней мере, две водородные связи с участием карбонила или амида основной цепи в цепях и полярных группах соседних молекул могут быть идентифицированы в этих 34 примерах.Восемнадцать из этих примеров являются результатом взаимодействия двух молекул в асимметричной единице кристаллической структуры. Некоторые из этих примеров соответствуют образованию β-листов с β-нитями, происходящими из различных третичных структур, таких как структура лектина гороха. Другие примеры соответствуют взаимодействиям между карбонилом или амидом основной цепи в цепи с полярными атомами боковой цепи из соседней молекулы.

На основании этих наблюдений становится ясно, что 484 (= 518-34) E-цепей в наборе данных, которые считаются изолированными при рассмотрении копии третичной структуры, остаются изолированными, даже если рассматривать соседние молекулы в кристаллах.

Консервация цепей E

I в семействах гомологичных белков

Чтобы оценить степень консервативности цепей E I в гомологичных белках, был проведен анализ базы данных семейств выровненных гомологичных белковых структур (HOMSTRAD) (Mizuguchi et al., 1998). Рассматривая 97 семейств базы данных, в которых было более трех членов, одна структура из каждого семейства была выбрана случайным образом для работы в качестве эталонной структуры.Выделенные цепи E I , присутствующие в этой структуре, были идентифицированы, и их индекс консервации был рассчитан среди членов этого семейства. Индекс консервации (I) цепи E I из эталонной структуры был рассчитан как процентное соотношение количества членов семейства, в котором не менее 90% длины сегмента из эталонной структуры структурно сохраняется до общего числа членов в этой семье. Результаты показаны на Рисунке 7.Можно видеть, что около 41% из 290 проанализированных примеров цепей E I являются консервативными с очень высоким значением индекса (в диапазоне от 60 до 100%). Однако большинство образцов имеют низкие показатели сохранности. Таким образом, данные, по-видимому, предполагают, что эти сегменты действительно изменчивы по структуре, напоминая петлевые сегменты белков.

Выводы

Изолированные цепи E обычно встречаются в белках. Несмотря на отсутствие регулярных партнеров по водородным связям, они, по-видимому, образуют стабильные участки, которые потенциально стабилизируются окружающими молекулами воды и боковыми цепями полярных остатков в белке.Также было показано, что почти все эти изолированные E-цепи остаются изолированными даже в контексте четвертичной структуры и взаимодействия белковой молекулы с соседними копиями в кристаллической решетке. Что касается предпочтений остатков, за исключением обилия пролина, они демонстрируют хорошее сходство с β-цепями (которые являются частью листов), подтверждая тот факт, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями определенных типов остатков. С другой стороны, у них есть другие характеристики, аналогичные петлям.Кажется, что они подвергаются воздействию растворителя так же, как и петли, и гидрофобные группы, присутствующие в этих цепях, ведут себя аналогично таковым в петлях, будучи скрытыми от растворителя. Эти протяженные структуры, по-видимому, дополняют петли, эффективно преодолевая большие расстояния в белке с минимальным количеством остатков. Наконец, эти наблюдения показывают, что изолированные E-цепи обладают индивидуальным существованием, и его характеристики частично совпадают с характеристиками β-листов, образующих β-тяжи, а частично — с петлями.

Благодарность

Один из нас (Н.С.) получил поддержку старшего научного сотрудника Wellcome Trust, Лондон.

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков.Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков от грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков. Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B .Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B . Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Фиг.3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе.Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе. Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса). На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса).На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 7. Распределение индекса консервации изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Рис. 7. Распределение индекса консервативности изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Таблица I.

Степень присутствия различных вторичных структурных сегментов в используемом наборе данных

3 10 ‐Helix

Количество сегментов No.остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длин% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4 8,4119 630 5,3 4 41,2
Изолированная E-прядь518 2564 5.0 4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь
Кромка β-прядь 9045 23,9
Внутренняя β-прядь791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7.9 4 24,0

9045 4,3 454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 4 76,8

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5.3 4 41,2
Изолированная спираль E 518 2564 5,0 4 50,8
Полипролиновая спираль
Краевая β-прядь 1103 6892 6,3 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7.4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7,9 4 24,0

Таблица I.

Степень присутствия различных структурных сегментов набора данных

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент контура 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Вал 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 17453 9045 1 9045 1 9045 1 9045

12 82 197
Итого (последующие) 133 9 49 9 58 25 178 Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 9045 9045 1 9045 9045 1 9045

12 82 197
Всего (последующие) 133 9 49 9 58 25 178
05

Аджубей, А.А. и Штернберг, M.J.E. (

1993

)

J. Mol. Биол.

,

229

,

472

–493.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

32

,

159

–162

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

J. Biomol. Struct. Дин.

,

5

,

689

–704.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Biochem. Биофиз. Res. Commun.

,

146

,

934

–938.

Анантанараянан, В.С., Соман, К.В. и Рамакришнан, С. (

1987

)

J. Mol. Биол.

,

198

,

705

–709.

Аврора, Р. и Роуз, Г. (

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

21

–38

Baker, E.Н. и Хаббард Р. (

1984

)

Прог. Биофиз. Мол. Биол.

,

44

,

97

–179.

Барлоу, Д.Дж. и Thornton, J.M. (

1988

)

J. Mol. Биол.

,

201

,

601

–619.

Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Дж., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н. и Bourne, P.E. (

2000

)

Nucleic Acids Res.

,

28

,

235

–242.

Bernstein, F.C., Koetzle, T.Ф., Уильямс, Дж. Дж. Б., Мейер, Э. Ф., мл., Брайс, М. Д., Роджерс, Дж. Р., Кеннард, О., Шиманоути, Т. и Тасуми М. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

112

,

535

–542.

Chothia, C. (

1976

)

J. Mol. Биол.

,

105

,

1

–14.

Chou, P.Y. и Фасман, Г.Д. (

1974

)

Биохимия

,

13

,

211

–222.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1992

)

Proc.Natl Acad. Sci. США

,

89

,

5937

–5941.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1994

)

Белки

,

19

,

85

–97.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1995

)

Protein Sci.

,

4

,

1305

–1314.

Ужин, А.Р., Лазардис, Т. и Карплюс М. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9068

–9073.

Evans, S.V.(

1993

)

J. Mol. График.

,

11

,

134

–138.

Финкельштейн, А.В. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

207

–209.

Гибрат, Дж. Ф., Робсон, Б. и Гарнье, Дж. (

1991

)

Биохимия

,

30

,

1578

–1586.

Гунасекаран, К., Нагараджарам, Х.А., Рамакришнан, К. и Баларам, П. (

1998

)

J. Mol. Биол.

,

275

,

917

–932.

Хенрик К. и Торнтон Дж. М. (

1998

)

Trends Biochem. Sci.

,

23

,

358

–361.

Херли, Дж. Х., Мейсон, Д. А. и Мэтьюз, Б.В. (

1992

)

Биополимеры

,

32

,

1443

–1446.

Kabsch, W. и Сандер, С. (

1983

)

Биополимеры

,

22

,

2577

–2637.

Ким, C.A. и Берг, Дж. (

1993

)

Nature

,

362

,

267

–270.

Кумар, С. и Бансал, М. (

1998

)

Biophys. J.

,

75

,

1935

–1944.

Кунисима, Н., Фукуяма, К., Мацубара, Х., Хатанака, Х., Сибано, Ю. и Амачи Т. (

1994

)

J. Mol. Биол.

,

235

,

331

–344.

Ли, Б. и Ричардс Ф. (

1971

)

J. Mol. Биол.

,

55

,

379

–400.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1979

)

Nature

,

282

,

109

–111.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1980

)

J. Mol. Биол.

,

139

,

627

–639.

MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1991

)

J. Mol. Биол.

,

218

,

397

–412.

Мартин А.С.Р., Тода К., Стирк Х.Дж. и Thornton, J.M. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

1093

–1101.

Миллер С., Джанин Дж., Леск А.М. и Chothia, C. (

1987

)

Дж.Мол. Биол.

,

196

,

641

–656.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

371

,

264

–267.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

367

,

660

–663.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1996

)

Nature

,

380

,

730

–734.

Мидзугути, К., Дин, К.М., Бланделл, Т.Л. и Оверингтон Дж.(

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

2469

–2471.

Муньос, В. и Серрано, Л. (

1994

)

Белки

,

20

,

301

–311.

Отзен Д.Э. и Фершт А. (

1995

)

Биохимия

,

34

,

5718

–5724.

Оверингтон, Дж., Джонсон, М.С., Сали, А. и Бланделл Т.Л. (

1990

)

Proc. R. Soc. Лондон, сер. B

,

241

,

132

–145.

Полинг, Л. и Кори, Р. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

251

–256.

Полинг, Л., Кори, Р. и Брэнсон, Х. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

205

–211.

Presta, L.G. и Роуз, Г. (

1988

)

Science

,

240

,

1632

–1641.

Рамакришнан, С. и Зоман К.В. (

1982

)

Внутр.J. Pept. Protein Res.

,

20

,

218

–237.

Ричардсон, Дж. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1988

)

Science

,

240

,

1648

–1652.

Ричардсон, Дж. С., Гетцофф, Э. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1978

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

75

,

2574

–2578.

Rose, G.D. и Вольфенден Р. (

1993

)

Анну. Rev. Biophys Biomol. Struct.

,

22

,

381

–415.

Смит, С.К. и Риган, Л. (

1995

)

Science

,

270

,

980

–982.

Смит, К. К., Витка, Дж. М. и Риган, Л. (

1994

)

Биохимия

,

33

,

5510

–5517.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1983

)

J. Mol. Биол.

,

170

,

1045

–1048.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1986

)

Внутр. J. Biol. Макромол.

,

8

,

89

–95.

Стэпли, Б.Дж. и Creamer, T.P. (

1999

)

Protein Sci.

,

8

,

587

–595.

Стэпли, Б.Дж. и Дойг, А.Дж. (

1997

)

J. Mol. Биол.

,

272

,

456

–464.

Штернберг, M.J.E. и Thornton, J.M. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

110

,

285

–296.

Стикл, Д.Ф., Преста, Л.Г., Дилл, К.А. и Роуз, Г. (

1992

)

J. Mol.Биол.

,

226

,

1143

–1159.

улица, А.Г. и Мэйо, С. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9074

–9076.

Swindells, MB, MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1995

)

Нац. Struct. Биол.

,

2

,

596

–603.

Венкатачалам, C.M. (

1968

)

Биополимеры

,

6

,

1425

–1436.

Власов П.К., Килосанидзе Г.Т., Украинская Д.Л., Кузьмин А.В., Туманян В.Г. и Есипова Н. (

2001

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

46

,

573

–576.

Воутерс, М.А. и Curmi, P.M.G. (

1995

)

Белки

,

22

,

119

–131.

Изолированные цепочки: структурная роль изолированных протяженных цепей в белках | Белковая инженерия, дизайн и отбор

Аннотация

Причины образования удлиненных цепей (E-цепей) в белках часто связаны с образованием β-листов.Однако E-цепи, не являющиеся частью β-листов, обычно встречаются в белках. Это поднимает вопросы о структурной роли и стабильности таких изолированных E-цепей. Используя набор данных из 250 в основном негомологичных кристаллических структур белков с высоким разрешением (<2 Å), мы идентифицировали 518 изолированных E-цепей из 187 белков. Двумя наиболее отличительными чертами изолированных E-цепей от β-цепей в β-листах являются высокий преобладание пролиловых остатков, встречающихся в изолированных E-цепях, и их высокая подверженность воздействию окружающей среды.Удаление регионов с конформацией полипролина из набора данных не привело к значительному снижению склонности пролильных остатков к появлению в изолированных E-цепях. Изолированные E-цепи часто характеризуются амидными и карбонильными группами основной цепи, участвующими в водородных связях с полярными боковыми цепями или водой. Они часто фланкированы нерегулярными петлевыми структурами и менее консервативны, чем β-листы, образующие β-цепи, среди гомологичных белковых структур. Предполагается, что изолированные β-тяжи обладают многими характеристиками петлевых сегментов, но с повторяющимися (ϕ, ψ) значениями, попадающими в β-область карты Рамачандрана.

Введение

Требование полярных групп в белках удовлетворяться за счет водородных связей может рассматриваться как директор фолдинга белков (Rose and Wolfenden, 1993). Поскольку известно, что у большинства аминокислотных остатков внутри белковых структур отсутствуют полярные боковые цепи (Chothia, 1976; Miller et al., 1987), можно предположить, что большинство полярных групп во внутренней части расположены в основной цепи. полипептидной цепи. Эти полярные группы основной цепи полипептида (группы NH и C = O), как известно, часто удовлетворяются благодаря образованию спиральных и β-листовых структур в белках (Baker and Hubbard, 1984; Stickle et al., 1992). Формирование характерных паттернов водородных связей с участием амидных и карбонильных групп основной цепи полипептида является важным признаком образования α-спиралей, β-листов и β-витков в белках (Pauling and Corey, 1951; Pauling et al., 1951; Венкатачалам, 1968). В самом деле, важным движущим фактором для образования α-спирали в белках, как предполагается, является образование внутрисегментных водородных связей (Presta and Rose, 1988). Известно, что отклонение от характерных паттернов водородных связей в α-спиралях и β-листах приводит к искажениям в этих структурах (Richardson et al., 1978; Барлоу и Торнтон, 1988). Эти области искажения часто оказываются сольватированными. Например, хорошо известны изгиб, вызываемый остатком пролина в середине α-спирали, и существование β-выпуклости в β-листах.

Предпочтения аминокислотных остатков и стабилизирующие ван-дер-ваальсовы взаимодействия также являются характеристиками α-спиралей и β-цепей в белках (Street and Mayo, 1999). Предполагается, что конформационная энтропия вращения боковых цепей является ключевым признаком того, что какой-либо тип аминокислоты имеет форму α-спирали или β-листа (Presta and Rose, 1988; Creamer and Rose, 1992; 1994; Стэпли и Дойг, 1997).Например, взаимодействия между боковыми цепями в положениях i и i + 3 (и i + 4) в α-спиралях (Creamer and Rose, 1995) и взаимодействия между боковыми цепями через β-цепи, участвующие в формировании β-листа. известно, что они способствуют стабилизации этих структур (Lifson and Sander, 1980; Otzen and Fersht, 1995; Smith and Regan, 1995; Wouters and Curmi, 1995).

β-лист обычно считается «вторичной структурой», хотя известно, что он отличается от других видов регулярных вторичных структур.Различие проистекает из того факта, что требуется, чтобы соседние в пространстве области белка в расширенной конформации стали выровненными, чтобы сформировать характерные межцепочечные водородные связи. Однако может быть неуместным называть β-цепь вторичной структурой, поскольку, в отличие от других видов вторичной структуры, нет внутрисегментных водородных связей. Часто возникает соблазн связать роль образования области основной цепи в расширенной конформации (удлиненные цепи или E-цепи) с ролью β-листов.

В этой статье мы обращаем внимание на области белков в расширенной конформации, которые не участвуют в формировании β-листа. Поскольку описание протяженной цепи не включает водородные связи амидных и карбонильных групп основной цепи, если только они не участвуют в формировании β-листа, роль таких протяженных структур в белках вызывает недоумение. Кроме того, поскольку эти E-цепи не участвуют в формировании β-листов, отсутствует возможность межцепочечного взаимодействия между неполярными остатками, подобного тому, которое впервые было обнаружено Lifson and Sander (1980).Мы исследовали большое количество известных белковых структур и обнаружили, что такие изолированные протяженные цепи обычно встречаются в белках и имеют общие характеристики петель и β-листов в белках. Эти E-цепи отличаются от протяженной конформации полипролина типа II, наличие которой в глобулярных белковых структурах широко изучено (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei and Sternberg, 1993). Конформация полипролина типа II в некоторой степени похожа на конформацию одиночной нити коллагена с характеристическими значениями (ϕ, ψ) около (–65 °, 140 °) и отличается от конформации β-нити, которая имеет приблизительные (ϕ, ψ) значения (–115 °, 130 °).Различные особенности структур, связанных с полипролином типа II (также называемые «мобильными» или М-конформациями Есиповой и соавторами), которые можно увидеть в известных кристаллических структурах белков, были тщательно проанализированы Есиповой и соавторами (Аджубей и др. ., 1987а – в; Власов и др., 2001). В частности, они провели несколько подробных анализов распределений длин, остатков и тетрапептидных последовательностей и сравнили степень присутствия этой структуры с α-спиралью и β-листом (Adzhubei et al., 1987а – в; Власов и др., 2001). Как можно увидеть в ходе настоящего анализа, изолированные E-цепи, описанные здесь, отличаются от структур, связанных с полипролином II типа, поскольку значения (ϕ, ψ) изолированных E-цепей ближе к значениям β-листов. чем структуры полипролина типа II.

Материалы и методы

Используемый набор данных

Набор данных из 250 негомологичных белковых структур с высоким разрешением (разрешение <2,0 Å), полученных из банка данных о белках (PDB) (Bernstein et al., 1977; Berman et al., 2000). В случае белков с идентичными или очень похожими полипептидными цепями рассматривалась только одна из них. Цепочка, используемая в таких случаях, показана как пятый символ в полном списке кодов PDB используемых белков: 1aan, 1aazA, 1abe, 1abk, 1acf, 1acx, 1afgA, 1ahc, 1ak3A, 1alc, 1ald, 1alkA, 1amp, 1ankA, 1aozA, 1apmE, 1arb, 1arp, 1ars, 1ast, 1bbhA, 1bbpA, 1bgc, 1bgh, 1bmdA, 1brsD, 1bsaA, 1byb, 1cbn, 1ccr, 1cewI, 1cgt, 1cpcAcab, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpn, 1cseE, 1cse I, 1csh, 1ctf, 1cus, 1ddt, 1dfnA, 1dmb, 1dri, 1dsbA, 1eca, 1esl, 1ezm, 1fas, 1fdn, 1fgvH, 1fiaA, 1fkf, 1flpna, 1flfrfus, 1flfrfus , 1fxd, 1gd1O, 1gia, 1gky, 1glqA, 1glt, 1gog, 1gox, 1gp1A, 1gpr, 1hel, 1hip, 1hleA, 1hleB, 1hoe, 1hpi, 1hsbA, 1hsbB, 1hslA, 1huw, 1hypis , 1isuA, 1lcf, 1lec, 1lib, 1lis, 1lldA, 1ltsA, 1ltsC, 1ltsD, 1mba, 1mbd, 1mdc, 1mjc, 1molA, 1mpp, 1nar, 1nbaA, 1nlkdaR, 1npc, 1nscApon, 1nscA, 1nlldA, 1npc, 1nscA, 1ol , 1pgb, 1phc, 1php, 1pii, 1pk4, 1pmy, 1poc, 1poh, 1ppa, 1ppbH, 1ppbL, 1ppfE, 1ppt, 1prn, 1ptf, 1ptsA, 1r69, 1rbp, 1rdg, 1rec, 1ris, 1rnh, 1ropAropA , 1sgt, 1shaA, 1shfA, 1shg, 1sim, 1sltA, 1smrA, 1srdA, 1stn, 1tca, 1ten, 1tfg, 1tgn, 1tgsI, 1tgxA, 1thbA, 1tml, 1tonwh, 1trb, 1trkA, 1ubq, 1ubq ib, 1ypiA, 256bA, 2acq, 2act, 2alp, 2apr, 2bbkH, 2bbkL, 2bmhA, 2cab, 2ccyA, 2cdv, 2chsA, 2ci2I, 2cmd, 2cpl, 2ctvA, 2cy3, 2cyp, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2hbg, 2hmqA, 2lh7, 2lhb, 2ltnA, 2ltnB, 2lzm, 2mcm, 2mltA, 2mnr, 2msbA, 2ohxA, 2ovo, 2pabA, 2pia, 2plt, 2por, 2prk, 2rhe, 2rspA, 2spAscA, 2sarA 2trxA, 2tscA, 2wrpR, 2ztaA, 351c, 3app, 3b5c, 3bcl, 3blm, 3c2c, 3chy, 3cla, 3cox, 3dfr, 3dni, 3drcA, 3ebx, 3est, 3grs, 3il8, 3mdsA, 3psg, 3r 3sdhA, 3tgl, 4azuA, 4bp2, 4cpv, 4enl, 4fxn, 4gcr, 4i1b, 4icb, 4insC, 4insD, 4mt2, 4tnc, 5chaA, 5cpa, 5fd1, 5p21, 5pti, 5rubA, 6ldrdf, 8acndf, 8acndf, 7acfA, 8ldr, 7ac 8fabB, 9wgaA.

Обозначение второстепенных конструктивных элементов

Участок по крайней мере из четырех последовательных остатков был идентифицирован как E-цепь, если все значения (ϕ, ψ) в этой области лежат в пределах области, определенной следующим образом: –180 ° <ϕ <–30 °, 60 ° <ψ < 180 ° или –180 ° <ψ <–150 ° (Gunasekaran et al., 1998). Нить в расширенной конформации квалифицируется как структура типа полипролина II, если значения ϕ на каждом из остатков сегмента больше, чем –90 °.Конформация полипролина II типа очень похожа на конформацию одной цепи коллагена и, как известно, встречается в глобулярных белковых структурах (Soman, Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei) и Штернберг, 1993; Власов и др., 2001). Собранные таким образом E-нити были далее разделены на два класса, а именно: изолированные (те, которые не совпадают с другой E-цепью посредством водородной связи, характерной для β-листов) и выровненные E-нити (те, которые находятся в соответствии с другой E-цепью). -Цепь, образующая β-лист), используя алгоритм присвоения вторичной структуры на основе относительного положения атомов Cα (Рамакришнан и Соман, 1982; Соман и Рамакришнан, 1986).E-цепи, не являющиеся частью β-листа, называются «изолированными» исключительно для отражения того факта, что нет взаимодействия водородных связей между полярными атомами основной цепи цепи с другой цепью протяженной конформации. Выровненные E-тяжи также называются β-нитями, поскольку они участвуют в формировании β-листа. По краю β-нитей β-нити затем были определены как те сегменты расширенной конформации, которые совпадают только с одной другой β-нитью, в отличие от внутренних β-нитей, которые имеют сегменты, совпадающие с каждой стороной.Идентификация водородных связей основана на методе, использованном Overington et al. (Overington et al., 1990), включая расстояния между предполагаемыми донорами и акцепторами и энергию взаимодействия водородных связей.

Спирали были идентифицированы аналогично E-цепям с критерием, согласно которому по крайней мере четыре смежных остатка находились в области α R (определяемой как –140 ° <ϕ <–30 °, –90 ° <ψ < 45 °) (Gunasekaran et al., 1998). 3 10 спиралей были дифференцированы от α-спиралей с использованием процедуры Рамакришнана и Зомана (Ramakrishnan and Soman, 1982).Кроме того, участок из по меньшей мере четырех последовательных остатков, который не попадает ни в одну из категорий, описанных выше, был классифицирован как петля, а оставшиеся не-вторичные структурные непетлевые остатки были названы остатками случайной спирали. Результаты идентификации вторичных структур с использованием методов на основе положения Cα и (ϕ, ψ) были очень похожи на результаты, полученные с использованием других методов, таких как DSSP (Kabsch and Sander, 1983).

В обсуждениях символы β E , β B , E I и PPII относятся к краевой β-цепи, внутренней β-цепи, изолированной E-цепи и участкам полипролина II соответственно.

Генерация всех соседних молекул в кристаллической решетке

Мы также исследовали взаимодействия, если таковые имеются, между изолированными E-цепями и соседними молекулами в кристаллической решетке (наш набор данных не содержит структур ЯМР). Для каждой белковой структуры с хотя бы одной изолированной E-цепью мы сгенерировали дробные координаты, используя размеры ячейки, указанные в файле координат. Используя информацию о космической группе, эквивалентные точки автоматически распознаются из библиотеки эквивалентных точек, хранящейся для каждой космической группы.Генерируются дробные координаты всех атомов, соответствующих каждой эквивалентной точке. Кроме того, переводы на -1, 0 и +1 выполняются вдоль каждой из дробных осей x, y и z для создания всей системы соседних молекул (включая молекулы в соседних элементарных ячейках) вокруг данной молекулы. Наконец, все сгенерированные наборы координат преобразуются в исходную ортогональную систему координат Ангстремса с использованием размеров ячеек. Например, если пространственная группа данной записи такова, что она имеет четыре эквивалентных точки [включая исходную (x, y, z)], и каждая из эквивалентных точек может привести к набору 3 × 3 × 3 (= 27) соседних молекул, что приведет к генерации 4 × 27 (= 108) наборов координат.Мы сопоставили наши результаты с результатами, приведенными на сервере PQS (Henrick and Thornton, 1998), и результаты оказались абсолютно согласованными. Было проанализировано взаимодействие между полярными атомами основной цепи предполагаемых изолированных E-цепей в исходном наборе координат и соседними копиями в кристаллической решетке. Кроме того, если кристаллическая структура имеет более одной молекулы в асимметричной единице, также анализировалось взаимодействие между предполагаемой изолированной E-цепью и другой молекулой (молекулами), присутствующей в асимметричной единице.

Результаты и обсуждение

Набор данных из 250 белков был исследован для идентификации различных структурных элементов, а именно α- и 3 10 -спиралей, изолированных E-цепей, краевых и внутренних β-цепей и петель, в результате чего было получено 6030 сегментов, состоящих из 48 848 аминокислотных остатков. Результаты поиска представлены в таблице I. Более половины идентифицированных сегментов (56%) и 61% (N = 29 991) остатков попадают под хорошо узнаваемые вторичные структурные элементы, α-спирали (N = 1483) и β-листы [край (β E ) + внутренние β-тяжи (β B ), N = 1894] и около 33% (N = 1960) сегментов, состоящих из 15 422 остатков, классифицируются как петли.Основная часть остальной части состоит из 518 сегментов изолированных E-цепей (E I ), которые являются предметом данной статьи. Пятьдесят шесть сегментов были идентифицированы как сходные с полипролиновыми спиралями типа II (PPII), изученными Есиповой и соавторами (Adzhubei et al., 1987a-c; Vlasov et al., 2001). Результаты, полученные в результате анализа распределения длин этих сегментов, показывают, что α-спиральные области и β-листы, образующие β-тяжи (нити β E + β B ), как правило, образуют более длинные сегменты, чем E I или PPII.Α-спирали имеют среднюю длину 11,7 остатков (на сегмент) (Barlow and Thornton, 1988; Kumar and Bansal, 1998), в то время как цепи β E и β B имеют среднюю длину 6,3 и 7,4 соответственно ( Штернберг и Торнтон, 1977). Напротив, другие регулярные структуры, такие как спирали 3 10 (Рамакришнан и Соман, 1982), E I и нити PPII (Соман и Рамакришнан, 1983, 1986; Аджубей и др., 1987a – c; Аджубей и др.) Штернберг, 1993; Власов и др., 2001), как правило, короче со средней длиной 4–5 остатков на сегмент. Также наблюдается, что сегменты нерегулярных областей в белках, называемые петлями, имеют тенденцию быть длинными со средней длиной, близкой к восьми остаткам на сегмент (Martin et al., 1995). Таблица I также дает пик распределения длин для каждого типа структуры и процент примеров, представленных пиком. Можно видеть, что пик распределения длин приходится на четыре остатка на сегмент для большинства структур, за исключением только α-спиралей и внутренних β-цепей.В случае α-спиралей, хотя пик приходится на 10 остатков на сегмент, процент примеров, представленных пиком, очень мал (~ 8%). Эти факты указывают на то, что короткие сегменты регулярных структур повсеместно встречаются в белках.

518 сегментов изолированных E-цепей, идентифицированных из набора данных, содержат в общей сложности 2564 аминокислотных остатка. Длина этих сегментов варьируется от четырех до 14 остатков на сегмент. Было обнаружено, что около 51% этих сегментов имеют длину всего четыре остатка, что подтверждает более раннее наблюдение Soman и Ramakrishnan (1986) о том, что сегменты E I в белковых структурах часто бывают короткими.Один из самых длинных примеров цепей E I существует в структуре грибковой пероксидазы (код PDB = 1arp, 330–343) (Kunishima et al., 1994), показанной на рисунке 1, которая имеет длину 14 остатков. .

Сравнение длин нитей E I с другими удлиненными сегментами, нитями β E и β B и петлями, показано на рисунке 2. Можно видеть, что тенденция к более короткой сегменты для изолированных E-нитей и краевых β-нитей, а также петли, что показано постепенным снижением доли сегментов, заполняющих ячейки, соответствующие более длинным сегментам.С другой стороны, пик для внутренних β-цепей приходится на шесть остатков, что согласуется с результатами Штернберга и Торнтона (Sternberg and Thornton, 1977).

Склонность аминокислотных остатков находиться в различных протяженных сегментах и ​​петлях

Склонность 20 аминокислотных остатков к появлению в различных типах протяженных сегментов и петель была рассчитана для того, чтобы оценить предпочтения, проявляемые отдельными остатками для конкретных типов структур.Склонности были рассчитаны с использованием стандартного подхода Чоу – Фасмана (Chou and Fasman, 1974). Результаты представлены в таблице II. Можно видеть, что в целом гидрофобные остатки предпочтительнее полярных остатков во всех трех удлиненных сегментах, цепях E I , β E или β B . Широко известно, что β-разветвленные остатки, такие как Val, Ile и Thr, демонстрируют высокую склонность встречаться в β-листах (Chou and Fasman, 1974; Lifson and Sander, 1979; Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995). Интересно, что предпочтение остатков в цепях E I также отражает аналогичные характеристики. Это сильно подтверждает более ранние сообщения (Swindells et al., 1995) о том, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями аминокислотных остатков (Dinner et al., 1999). Напротив, как хорошо известно, петли предпочитают полярные остатки.

Одна интересная особенность, наблюдаемая из предрасположенности аминокислот, показанной в Таблице II, заключается в том, что пролиловые остатки обнаруживают очень высокое предпочтение в изолированных E-цепях, которые являются общими только для цепей PPII, и в этом случае причина очевидна.

Предпочтение пролинов в прядях E

I

Повышенное предпочтение пролина в цепях E I привело нас к исследованию существования цепей полипролина типа II (PPII) (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987). ; Adzhubei, Sternberg, 1993; Stapley, Creamer, 1999; Vlasov et al., 2001), которые напоминают цепи E I тем, что участвующие остатки первых также обладают протяженной конформацией.Области PPII распознавались как непрерывный участок значений (ϕ, ψ) в области полипролина (см. Материалы и методы) и не зависели от наличия или отсутствия пролина. В результате поиска было найдено всего 56 примеров цепей PPII. Когда нити PPII были исключены из набора данных, было обнаружено, что они представляют лишь очень небольшую часть расширенных сегментов. Пересчитанные значения предрасположенности, показанные в Таблице II, после удаления таких цепей все еще показывают поразительное предпочтение пролину переходить в цепи E I по сравнению с выровненными β-цепями.

Около 42% (N = 216) из 518 сегментов, классифицированных как цепи E I , содержат по крайней мере один остаток пролина в своей последовательности. Кроме того, эти остатки пролина вкраплены в последовательность без особого предпочтения какого-либо конкретного положения в последовательности. Эти наблюдения приводят к двум взаимосвязанным особенностям, которые можно рассматривать как причину высокого предпочтения пролина в цепях E I . Во-первых, отсутствие амидного водорода в основной цепи пролина делает его неподходящим кандидатом для включения в какие-либо стандартные вторичные структуры, в которых водородные связи основной цепи играют решающую роль, например, в α-спиралях и β-листах (Richardson and Richardson , 1988; Аврора, Роуз, 1998; Гунасекаран и др., 1998). Во-вторых, пролин обладает внутренним свойством влиять на скручивающие углы основной цепи остатка, предшествующего ему, чтобы принять расширенную конформацию (Gibrat et al., 1991; MacArthur and Thornton, 1991; Hurley et al., 1992). Эти уникальные характеристики пролина, по-видимому, являются причиной его предпочтительного присутствия в цепях E I , чем в цепях β E или β B .

Сравнение вероятностей возникновения между различными видами сегментов

Поскольку нити E I не являются частью β-листов, алгоритмы распознавания вторичной структуры обычно классифицируют их как петли.Таким образом, чтобы оценить их взаимосвязь с нитями и петлями PPII, β E и β B , мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона (значение P) (Minor and Kim, 1994a) между различными парами склонностей к аминокислотам. Значение P было рассчитано с использованием уравнения

P 2 = {Σ (x i — x av ) (y i — y av ) / [Σ (x i — x av ) 2 Σ (y i — y av ) 2 ] ½ } 2

где пары x i и y i соответствуют аминокислотным склонностям; i представляет собой индекс суммирования и представляет собой количество рассматриваемых типов аминокислот, а x av и y av представляют средние значения x и y, соответственно.Значения P перечислены в Таблице III. Чтобы избежать смещения, создаваемого двумя особыми остатками, очень гибким Gly и жестким Pro, они были исключены из набора данных, а коэффициенты были пересчитаны (Swindells et al., 1995). Графики, описывающие эти корреляции, показаны на рисунке 3. Поскольку у нас достаточно большое количество остатков в нашем наборе данных, ожидается, что на надежность значений предрасположенности не повлияет исключение пролиловых и глицильных остатков из расчетов.

Из таблицы III можно видеть, что цепи E I , по-видимому, показывают очень хорошую корреляцию с цепями PPII (P = 0,80). Однако из значений предрасположенности, представленных в таблице II, можно увидеть, что тенденции предпочтения аминокислот не очень похожи. Было обнаружено, что высокая корреляция, показанная в Таблице III для этой пары, связана с очень высокими значениями предрасположенности к Pro. При удалении этого остатка (а также Gly для однородности с другими парами) из расчета коэффициента корреляции значение резко упало до P = –0.08 (показано на рисунке 3). С другой стороны, корреляция между E I и любой из выровненных β-нитей (β E или β B ) улучшается при удалении Pro и Gly. Из низкого значения P (P = 0,43 для β E и P = 0,28 для β B с нитями E I ), когда включены Pro и Gly, цепи E I показывают хорошую корреляцию как с β E (P = 0,73) и β B (P = 0,72) нити. Одновременная хорошая корреляция между E I и β E и E I и β B неудивительна, поскольку из таблицы III видно, что существует чрезвычайно высокая корреляция (P = 0.92) между нитями β E и β B . Более того, эта высокая корреляция не меняется при удалении остатков Gly и Pro (данные не показаны). Это показывает, что нити E I аналогичны цепям β E или β B , за исключением повышенного предпочтения Pro в цепях E I . В отличие от более раннего случая (между нитями E I и PPII), где Pro усилил корреляцию, в последнем случае корреляция между E I и β E или β B был скрыт из-за повышенного предпочтения Pro в нитях E I .

С другой стороны, нити E I показывают отрицательную корреляцию (P = –0,09) с сегментами петель. Не похоже, чтобы это значение сильно изменилось даже после удаления Gly и Pro (P = –0,29). Тот факт, что предпочтения остатков цепей E I демонстрируют сильную корреляцию с цепями β E и β B и одновременно показывают отрицательную корреляцию с петлями (точно так же, как β E и β Нити B ; данные не показаны) побуждает нас предположить, что нити E I напоминают β-лист, образующий β-нити, с точки зрения предпочтений остатков (за исключением Pro) и структуры.

Сравнение склонностей с другими весами

Поскольку приведенное выше обсуждение приводит нас к выводу, что цепи E I аналогичны другим выровненным β-цепям, на уровне предпочтений по остаткам (за исключением Pro) мы сравнили наши склонности с другими шкалами, описанными в литературе. , например, Финкельштейном (Finkelstein, 1995). Поскольку все экспериментальные шкалы были получены в результате исследований хозяин-гость путем измерения ΔΔG для замены одного остатка другим, результаты представлены в шкале относительно одного из аминокислотных остатков, обычно аланина или глицина.Кроме того, большинство этих шкал также дают ненормальное значение ΔΔG для пролина. По этим причинам мы исключили все три остатка из наших расчетов.

Склонности различных аминокислот к цепям E I лучше всего коррелируют со склонностями к β-слоям, полученными Майнором и Кимом (Майнор и Ким, 1994b) (P = 0,75). Сравнение склонностей показано на рисунке 4. Те же авторы также продемонстрировали контекстную зависимость предпочтений аминокислот, анализируя краевые и внутренние позиции (Minor and Kim, 1994a, 1996), но наши склонности показывают только очень слабую корреляцию с этой шкалой ( Р = 0.26). Мы также сравнили наши данные с двумя другими шкалами (Kim and Berg, 1993; Smith et al., 1994), но обе показали очень низкие корреляции –0,53 и –0,20, соответственно.

Две теоретически выведенные шкалы, которые описывают внутреннюю склонность аминокислоты принимать определенную структуру (Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995), также использовались для сравнения склонностей, которые мы вывели для E I прядей. Наши результаты хорошо согласуются со склонностью к «B / Coil» Свинделлса и др.с P = 0,72 (показано на рисунке 4), тогда как он показал низкую корреляцию с таковой Муньоса и Серрано (P = 0,46).

Доступность изолированных удлиненных сегментов

Степень доступности растворителя для изолированной протяженной цепи рассчитывалась как отношение ее общей доступной площади поверхности (ASA) (Lee and Richards, 1971), которая встречается в белке, к сумме ASA каждого из составляющих остатков. как это происходит в расширенной конформации (Miller et al., 1987). Наблюдается, что немногим более 90% из 518 сегментов цепей β I имеют доступность в диапазоне 0–50%, а около 27% — в диапазоне 30–40%. Лишь очень немногие сегменты (13,5%) имеют низкую доступность (<10%), что указывает на то, что большая часть нитей E I имеет тенденцию подвергаться воздействию растворителя.

В попытке сравнить профили доступности нитей E I как с традиционными (выровненными) β-нитями, так и с петлями, на рисунке 5 показано сравнение профилей каждого из этих сегментов.Сразу видно, что большинство выровненных сегментов β-нити имеют очень низкие значения доступности. Около 55% сегментов имеют доступность в диапазоне 0–10%, при этом население через последовательные промежутки времени постепенно сокращается. Это также можно увидеть на вставке к рисунку 5, где показана совокупная частота по отношению к интервалам доступности, где кривая, соответствующая выровненным β-нитям, довольно быстро выходит на плато.

С другой стороны, поведение петель очень похоже на поведение нитей E I .Пики частотного распределения (25,3% петель) для этих двух видов сегментов практически совпадают, в интервале от 30 до 40%. Небольшое отличие состоит в том, что распределение доступности для петель распространяется на следующий интервал между 40 и 50%, а также около 24% сегментов петли. Тем не менее, кривые кумулятивных частот этих двух сегментов (показанные на вставке) почти совпадают, указывая на то, что цепи E I так же обнажены, как и петли в белковых структурах.

Из аминокислотных предпочтений цепей E I мы видим, что большинство предпочтительных остатков неполярны по природе. Однако мы также видим, что эти сегменты нитей E I подвергаются воздействию растворителя, как и петли. Чтобы разрешить эту дихотомию, мы проанализировали доступность боковых цепей неполярных остатков как в цепях, так и в петлях E I . Результаты показаны на рисунке 6. Можно видеть, что поведение неполярных боковых цепей почти идентично в обоих этих типах сегментов.Около 45% неполярных боковых цепей цепей E I скрыто от растворителя, указанного первым пиком на рисунке 6, что указывает на то, что высокая доступность обеспечивается полярными боковыми цепями и атомами основной цепи.

Сегменты, фланкирующие изолированные цепи E в белковых структурах

Структурная среда нитей E I была проанализирована путем выявления первого появления вторичного структурного элемента до и после этих сегментов.Мы искали образцы формы S a XXX – E I цепи – XXXS b , где S соответствует остатку в одной из вторичных структур, а X — остаток, который может быть частью регулярной вторичной структуры. или петля. Таблица IV показывает частоты встречаемости различных вторичных структурных сегментов в положениях S a и S b в непосредственной близости от изолированных E-цепей.

Один из вопросов, который можно задать о нитях E I , заключается в том, являются ли эти сегменты продолжением выровненных β-нитей, у которых нет соседнего сегмента, который нужно регистрировать.Из таблицы IV видно, что таких примеров очень мало. Существует всего 71 пример цепей E I , которые могут быть N-концевыми удлинениями выровненных β-цепей, и 83 примера C-концевых удлинений. Около 25% (N = 128) сегментов E I фланкированы α-спиралями на N-конце и около 26% (N = 133) на C-конце. Напротив, большинство примеров нитей E I фланкированы сегментами петель с одной или обеих сторон. Около 38% (N = 197) примеров имеют сегмент петли на N-концевой стороне, а 34% (N = 178) имеют аналогичную структуру на C-концевой стороне.Также есть 82 примера, где они окаймлены петлями с обеих сторон.

Следовательно, кажется, что протяженность протяженных конформаций — лучший тип структуры, обеспечивающий максимальное расстояние от конца до конца для данного количества остатков. Эти нити E I могут дополнять длинные петли, соединяющие вторичные структурные элементы, которые пространственно хорошо разделены.

Водородные связи с группами основной цепи цепей E

I

Поскольку пряди E I не являются частью β-листов, в них отсутствует лестница периодических водородных связей, которая характерна для β-листов.Следовательно, карбонилы и амиды основной цепи изолированных E-цепей должны быть удовлетворены водородными связями от других атомов белка или растворителя. 2564 остатка, участвующие в цепях E I , анализировали на водородные связи с полярными группами их основной цепи или от них. Из 2564 остатков 263 были остатками пролина, и только карбонильный кислород был доступен в качестве акцептора водородных связей. Из них только 94 образца были связаны водородными связями, а остальные 169 — нет. Среди примеров непролила 2301 у нас есть четыре возможности: остаток может быть связан водородной связью через амидный азот, карбонильный кислород, оба или ни один из них.Было обнаружено, что 380 примеров были связаны водородными связями через амидный азот, 391 — через карбонильный кислород и 656 — через оба, и 874 образца не имели водородных связей с полярными группами основной цепи.

Сверху видно, что около 41% из 2564 остатков в цепях E I не связаны водородными связями. Учитывая открытую для растворителя природу этих сегментов, потенциал водородных связей этих полярных групп может быть удовлетворен через окружающие молекулы воды.

Взаимодействие нитей E

I с соседними молекулами в кристаллах

Кристаллографические симметричные молекулы всех белковых структур в нашем наборе данных с хотя бы одной потенциально изолированной E-цепью были созданы, как указано в разделе «Материалы и методы».Мы исследовали взаимодействие нитей E I со всеми соседними молекулами в кристаллической решетке. В случаях с более чем одной молекулой в асимметричном звене также изучалось взаимодействие между цепью E I и другими цепями в асимметричном звене.

Из 518 предполагаемых изолированных E-цепей, идентифицированных в нашем анализе, только 34 вовлечены в какое-либо заметное взаимодействие с соседними молекулами в кристаллах. По крайней мере, две водородные связи с участием карбонила или амида основной цепи в цепях и полярных группах соседних молекул могут быть идентифицированы в этих 34 примерах.Восемнадцать из этих примеров являются результатом взаимодействия двух молекул в асимметричной единице кристаллической структуры. Некоторые из этих примеров соответствуют образованию β-листов с β-нитями, происходящими из различных третичных структур, таких как структура лектина гороха. Другие примеры соответствуют взаимодействиям между карбонилом или амидом основной цепи в цепи с полярными атомами боковой цепи из соседней молекулы.

На основании этих наблюдений становится ясно, что 484 (= 518-34) E-цепей в наборе данных, которые считаются изолированными при рассмотрении копии третичной структуры, остаются изолированными, даже если рассматривать соседние молекулы в кристаллах.

Консервация цепей E

I в семействах гомологичных белков

Чтобы оценить степень консервативности цепей E I в гомологичных белках, был проведен анализ базы данных семейств выровненных гомологичных белковых структур (HOMSTRAD) (Mizuguchi et al., 1998). Рассматривая 97 семейств базы данных, в которых было более трех членов, одна структура из каждого семейства была выбрана случайным образом для работы в качестве эталонной структуры.Выделенные цепи E I , присутствующие в этой структуре, были идентифицированы, и их индекс консервации был рассчитан среди членов этого семейства. Индекс консервации (I) цепи E I из эталонной структуры был рассчитан как процентное соотношение количества членов семейства, в котором не менее 90% длины сегмента из эталонной структуры структурно сохраняется до общего числа членов в этой семье. Результаты показаны на Рисунке 7.Можно видеть, что около 41% из 290 проанализированных примеров цепей E I являются консервативными с очень высоким значением индекса (в диапазоне от 60 до 100%). Однако большинство образцов имеют низкие показатели сохранности. Таким образом, данные, по-видимому, предполагают, что эти сегменты действительно изменчивы по структуре, напоминая петлевые сегменты белков.

Выводы

Изолированные цепи E обычно встречаются в белках. Несмотря на отсутствие регулярных партнеров по водородным связям, они, по-видимому, образуют стабильные участки, которые потенциально стабилизируются окружающими молекулами воды и боковыми цепями полярных остатков в белке.Также было показано, что почти все эти изолированные E-цепи остаются изолированными даже в контексте четвертичной структуры и взаимодействия белковой молекулы с соседними копиями в кристаллической решетке. Что касается предпочтений остатков, за исключением обилия пролина, они демонстрируют хорошее сходство с β-цепями (которые являются частью листов), подтверждая тот факт, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями определенных типов остатков. С другой стороны, у них есть другие характеристики, аналогичные петлям.Кажется, что они подвергаются воздействию растворителя так же, как и петли, и гидрофобные группы, присутствующие в этих цепях, ведут себя аналогично таковым в петлях, будучи скрытыми от растворителя. Эти протяженные структуры, по-видимому, дополняют петли, эффективно преодолевая большие расстояния в белке с минимальным количеством остатков. Наконец, эти наблюдения показывают, что изолированные E-цепи обладают индивидуальным существованием, и его характеристики частично совпадают с характеристиками β-листов, образующих β-тяжи, а частично — с петлями.

Благодарность

Один из нас (Н.С.) получил поддержку старшего научного сотрудника Wellcome Trust, Лондон.

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков.Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков от грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков. Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B .Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B . Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Фиг.3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе.Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе. Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса). На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса).На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 7. Распределение индекса консервации изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Рис. 7. Распределение индекса консервативности изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Таблица I.

Степень присутствия различных вторичных структурных сегментов в используемом наборе данных

3 10 ‐Helix

Количество сегментов No.остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длин% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4 8,4119 630 5,3 4 41,2
Изолированная E-прядь518 2564 5.0 4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь
Кромка β-прядь 9045 23,9
Внутренняя β-прядь791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7.9 4 24,0

9045 4,3 454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 4 76,8

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5.3 4 41,2
Изолированная спираль E 518 2564 5,0 4 50,8
Полипролиновая спираль
Краевая β-прядь 1103 6892 6,3 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7.4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7,9 4 24,0

Таблица I.

Степень присутствия различных структурных сегментов набора данных

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент контура 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Вал 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 17453 9045 1 9045 1 9045 1 9045

12 82 197
Итого (последующие) 133 9 49 9 58 25 178 Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 9045 9045 1 9045 9045 1 9045

12 82 197
Всего (последующие) 133 9 49 9 58 25 178
05

Аджубей, А.А. и Штернберг, M.J.E. (

1993

)

J. Mol. Биол.

,

229

,

472

–493.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

32

,

159

–162

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

J. Biomol. Struct. Дин.

,

5

,

689

–704.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Biochem. Биофиз. Res. Commun.

,

146

,

934

–938.

Анантанараянан, В.С., Соман, К.В. и Рамакришнан, С. (

1987

)

J. Mol. Биол.

,

198

,

705

–709.

Аврора, Р. и Роуз, Г. (

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

21

–38

Baker, E.Н. и Хаббард Р. (

1984

)

Прог. Биофиз. Мол. Биол.

,

44

,

97

–179.

Барлоу, Д.Дж. и Thornton, J.M. (

1988

)

J. Mol. Биол.

,

201

,

601

–619.

Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Дж., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н. и Bourne, P.E. (

2000

)

Nucleic Acids Res.

,

28

,

235

–242.

Bernstein, F.C., Koetzle, T.Ф., Уильямс, Дж. Дж. Б., Мейер, Э. Ф., мл., Брайс, М. Д., Роджерс, Дж. Р., Кеннард, О., Шиманоути, Т. и Тасуми М. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

112

,

535

–542.

Chothia, C. (

1976

)

J. Mol. Биол.

,

105

,

1

–14.

Chou, P.Y. и Фасман, Г.Д. (

1974

)

Биохимия

,

13

,

211

–222.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1992

)

Proc.Natl Acad. Sci. США

,

89

,

5937

–5941.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1994

)

Белки

,

19

,

85

–97.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1995

)

Protein Sci.

,

4

,

1305

–1314.

Ужин, А.Р., Лазардис, Т. и Карплюс М. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9068

–9073.

Evans, S.V.(

1993

)

J. Mol. График.

,

11

,

134

–138.

Финкельштейн, А.В. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

207

–209.

Гибрат, Дж. Ф., Робсон, Б. и Гарнье, Дж. (

1991

)

Биохимия

,

30

,

1578

–1586.

Гунасекаран, К., Нагараджарам, Х.А., Рамакришнан, К. и Баларам, П. (

1998

)

J. Mol. Биол.

,

275

,

917

–932.

Хенрик К. и Торнтон Дж. М. (

1998

)

Trends Biochem. Sci.

,

23

,

358

–361.

Херли, Дж. Х., Мейсон, Д. А. и Мэтьюз, Б.В. (

1992

)

Биополимеры

,

32

,

1443

–1446.

Kabsch, W. и Сандер, С. (

1983

)

Биополимеры

,

22

,

2577

–2637.

Ким, C.A. и Берг, Дж. (

1993

)

Nature

,

362

,

267

–270.

Кумар, С. и Бансал, М. (

1998

)

Biophys. J.

,

75

,

1935

–1944.

Кунисима, Н., Фукуяма, К., Мацубара, Х., Хатанака, Х., Сибано, Ю. и Амачи Т. (

1994

)

J. Mol. Биол.

,

235

,

331

–344.

Ли, Б. и Ричардс Ф. (

1971

)

J. Mol. Биол.

,

55

,

379

–400.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1979

)

Nature

,

282

,

109

–111.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1980

)

J. Mol. Биол.

,

139

,

627

–639.

MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1991

)

J. Mol. Биол.

,

218

,

397

–412.

Мартин А.С.Р., Тода К., Стирк Х.Дж. и Thornton, J.M. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

1093

–1101.

Миллер С., Джанин Дж., Леск А.М. и Chothia, C. (

1987

)

Дж.Мол. Биол.

,

196

,

641

–656.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

371

,

264

–267.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

367

,

660

–663.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1996

)

Nature

,

380

,

730

–734.

Мидзугути, К., Дин, К.М., Бланделл, Т.Л. и Оверингтон Дж.(

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

2469

–2471.

Муньос, В. и Серрано, Л. (

1994

)

Белки

,

20

,

301

–311.

Отзен Д.Э. и Фершт А. (

1995

)

Биохимия

,

34

,

5718

–5724.

Оверингтон, Дж., Джонсон, М.С., Сали, А. и Бланделл Т.Л. (

1990

)

Proc. R. Soc. Лондон, сер. B

,

241

,

132

–145.

Полинг, Л. и Кори, Р. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

251

–256.

Полинг, Л., Кори, Р. и Брэнсон, Х. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

205

–211.

Presta, L.G. и Роуз, Г. (

1988

)

Science

,

240

,

1632

–1641.

Рамакришнан, С. и Зоман К.В. (

1982

)

Внутр.J. Pept. Protein Res.

,

20

,

218

–237.

Ричардсон, Дж. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1988

)

Science

,

240

,

1648

–1652.

Ричардсон, Дж. С., Гетцофф, Э. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1978

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

75

,

2574

–2578.

Rose, G.D. и Вольфенден Р. (

1993

)

Анну. Rev. Biophys Biomol. Struct.

,

22

,

381

–415.

Смит, С.К. и Риган, Л. (

1995

)

Science

,

270

,

980

–982.

Смит, К. К., Витка, Дж. М. и Риган, Л. (

1994

)

Биохимия

,

33

,

5510

–5517.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1983

)

J. Mol. Биол.

,

170

,

1045

–1048.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1986

)

Внутр. J. Biol. Макромол.

,

8

,

89

–95.

Стэпли, Б.Дж. и Creamer, T.P. (

1999

)

Protein Sci.

,

8

,

587

–595.

Стэпли, Б.Дж. и Дойг, А.Дж. (

1997

)

J. Mol. Биол.

,

272

,

456

–464.

Штернберг, M.J.E. и Thornton, J.M. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

110

,

285

–296.

Стикл, Д.Ф., Преста, Л.Г., Дилл, К.А. и Роуз, Г. (

1992

)

J. Mol.Биол.

,

226

,

1143

–1159.

улица, А.Г. и Мэйо, С. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9074

–9076.

Swindells, MB, MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1995

)

Нац. Struct. Биол.

,

2

,

596

–603.

Венкатачалам, C.M. (

1968

)

Биополимеры

,

6

,

1425

–1436.

Власов П.К., Килосанидзе Г.Т., Украинская Д.Л., Кузьмин А.В., Туманян В.Г. и Есипова Н. (

2001

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

46

,

573

–576.

Воутерс, М.А. и Curmi, P.M.G. (

1995

)

Белки

,

22

,

119

–131.

Изолированные цепочки: структурная роль изолированных протяженных цепей в белках | Белковая инженерия, дизайн и отбор

Аннотация

Причины образования удлиненных цепей (E-цепей) в белках часто связаны с образованием β-листов.Однако E-цепи, не являющиеся частью β-листов, обычно встречаются в белках. Это поднимает вопросы о структурной роли и стабильности таких изолированных E-цепей. Используя набор данных из 250 в основном негомологичных кристаллических структур белков с высоким разрешением (<2 Å), мы идентифицировали 518 изолированных E-цепей из 187 белков. Двумя наиболее отличительными чертами изолированных E-цепей от β-цепей в β-листах являются высокий преобладание пролиловых остатков, встречающихся в изолированных E-цепях, и их высокая подверженность воздействию окружающей среды.Удаление регионов с конформацией полипролина из набора данных не привело к значительному снижению склонности пролильных остатков к появлению в изолированных E-цепях. Изолированные E-цепи часто характеризуются амидными и карбонильными группами основной цепи, участвующими в водородных связях с полярными боковыми цепями или водой. Они часто фланкированы нерегулярными петлевыми структурами и менее консервативны, чем β-листы, образующие β-цепи, среди гомологичных белковых структур. Предполагается, что изолированные β-тяжи обладают многими характеристиками петлевых сегментов, но с повторяющимися (ϕ, ψ) значениями, попадающими в β-область карты Рамачандрана.

Введение

Требование полярных групп в белках удовлетворяться за счет водородных связей может рассматриваться как директор фолдинга белков (Rose and Wolfenden, 1993). Поскольку известно, что у большинства аминокислотных остатков внутри белковых структур отсутствуют полярные боковые цепи (Chothia, 1976; Miller et al., 1987), можно предположить, что большинство полярных групп во внутренней части расположены в основной цепи. полипептидной цепи. Эти полярные группы основной цепи полипептида (группы NH и C = O), как известно, часто удовлетворяются благодаря образованию спиральных и β-листовых структур в белках (Baker and Hubbard, 1984; Stickle et al., 1992). Формирование характерных паттернов водородных связей с участием амидных и карбонильных групп основной цепи полипептида является важным признаком образования α-спиралей, β-листов и β-витков в белках (Pauling and Corey, 1951; Pauling et al., 1951; Венкатачалам, 1968). В самом деле, важным движущим фактором для образования α-спирали в белках, как предполагается, является образование внутрисегментных водородных связей (Presta and Rose, 1988). Известно, что отклонение от характерных паттернов водородных связей в α-спиралях и β-листах приводит к искажениям в этих структурах (Richardson et al., 1978; Барлоу и Торнтон, 1988). Эти области искажения часто оказываются сольватированными. Например, хорошо известны изгиб, вызываемый остатком пролина в середине α-спирали, и существование β-выпуклости в β-листах.

Предпочтения аминокислотных остатков и стабилизирующие ван-дер-ваальсовы взаимодействия также являются характеристиками α-спиралей и β-цепей в белках (Street and Mayo, 1999). Предполагается, что конформационная энтропия вращения боковых цепей является ключевым признаком того, что какой-либо тип аминокислоты имеет форму α-спирали или β-листа (Presta and Rose, 1988; Creamer and Rose, 1992; 1994; Стэпли и Дойг, 1997).Например, взаимодействия между боковыми цепями в положениях i и i + 3 (и i + 4) в α-спиралях (Creamer and Rose, 1995) и взаимодействия между боковыми цепями через β-цепи, участвующие в формировании β-листа. известно, что они способствуют стабилизации этих структур (Lifson and Sander, 1980; Otzen and Fersht, 1995; Smith and Regan, 1995; Wouters and Curmi, 1995).

β-лист обычно считается «вторичной структурой», хотя известно, что он отличается от других видов регулярных вторичных структур.Различие проистекает из того факта, что требуется, чтобы соседние в пространстве области белка в расширенной конформации стали выровненными, чтобы сформировать характерные межцепочечные водородные связи. Однако может быть неуместным называть β-цепь вторичной структурой, поскольку, в отличие от других видов вторичной структуры, нет внутрисегментных водородных связей. Часто возникает соблазн связать роль образования области основной цепи в расширенной конформации (удлиненные цепи или E-цепи) с ролью β-листов.

В этой статье мы обращаем внимание на области белков в расширенной конформации, которые не участвуют в формировании β-листа. Поскольку описание протяженной цепи не включает водородные связи амидных и карбонильных групп основной цепи, если только они не участвуют в формировании β-листа, роль таких протяженных структур в белках вызывает недоумение. Кроме того, поскольку эти E-цепи не участвуют в формировании β-листов, отсутствует возможность межцепочечного взаимодействия между неполярными остатками, подобного тому, которое впервые было обнаружено Lifson and Sander (1980).Мы исследовали большое количество известных белковых структур и обнаружили, что такие изолированные протяженные цепи обычно встречаются в белках и имеют общие характеристики петель и β-листов в белках. Эти E-цепи отличаются от протяженной конформации полипролина типа II, наличие которой в глобулярных белковых структурах широко изучено (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei and Sternberg, 1993). Конформация полипролина типа II в некоторой степени похожа на конформацию одиночной нити коллагена с характеристическими значениями (ϕ, ψ) около (–65 °, 140 °) и отличается от конформации β-нити, которая имеет приблизительные (ϕ, ψ) значения (–115 °, 130 °).Различные особенности структур, связанных с полипролином типа II (также называемые «мобильными» или М-конформациями Есиповой и соавторами), которые можно увидеть в известных кристаллических структурах белков, были тщательно проанализированы Есиповой и соавторами (Аджубей и др. ., 1987а – в; Власов и др., 2001). В частности, они провели несколько подробных анализов распределений длин, остатков и тетрапептидных последовательностей и сравнили степень присутствия этой структуры с α-спиралью и β-листом (Adzhubei et al., 1987а – в; Власов и др., 2001). Как можно увидеть в ходе настоящего анализа, изолированные E-цепи, описанные здесь, отличаются от структур, связанных с полипролином II типа, поскольку значения (ϕ, ψ) изолированных E-цепей ближе к значениям β-листов. чем структуры полипролина типа II.

Материалы и методы

Используемый набор данных

Набор данных из 250 негомологичных белковых структур с высоким разрешением (разрешение <2,0 Å), полученных из банка данных о белках (PDB) (Bernstein et al., 1977; Berman et al., 2000). В случае белков с идентичными или очень похожими полипептидными цепями рассматривалась только одна из них. Цепочка, используемая в таких случаях, показана как пятый символ в полном списке кодов PDB используемых белков: 1aan, 1aazA, 1abe, 1abk, 1acf, 1acx, 1afgA, 1ahc, 1ak3A, 1alc, 1ald, 1alkA, 1amp, 1ankA, 1aozA, 1apmE, 1arb, 1arp, 1ars, 1ast, 1bbhA, 1bbpA, 1bgc, 1bgh, 1bmdA, 1brsD, 1bsaA, 1byb, 1cbn, 1ccr, 1cewI, 1cgt, 1cpcAcab, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpn, 1cseE, 1cse I, 1csh, 1ctf, 1cus, 1ddt, 1dfnA, 1dmb, 1dri, 1dsbA, 1eca, 1esl, 1ezm, 1fas, 1fdn, 1fgvH, 1fiaA, 1fkf, 1flpna, 1flfrfus, 1flfrfus , 1fxd, 1gd1O, 1gia, 1gky, 1glqA, 1glt, 1gog, 1gox, 1gp1A, 1gpr, 1hel, 1hip, 1hleA, 1hleB, 1hoe, 1hpi, 1hsbA, 1hsbB, 1hslA, 1huw, 1hypis , 1isuA, 1lcf, 1lec, 1lib, 1lis, 1lldA, 1ltsA, 1ltsC, 1ltsD, 1mba, 1mbd, 1mdc, 1mjc, 1molA, 1mpp, 1nar, 1nbaA, 1nlkdaR, 1npc, 1nscApon, 1nscA, 1nlldA, 1npc, 1nscA, 1ol , 1pgb, 1phc, 1php, 1pii, 1pk4, 1pmy, 1poc, 1poh, 1ppa, 1ppbH, 1ppbL, 1ppfE, 1ppt, 1prn, 1ptf, 1ptsA, 1r69, 1rbp, 1rdg, 1rec, 1ris, 1rnh, 1ropAropA , 1sgt, 1shaA, 1shfA, 1shg, 1sim, 1sltA, 1smrA, 1srdA, 1stn, 1tca, 1ten, 1tfg, 1tgn, 1tgsI, 1tgxA, 1thbA, 1tml, 1tonwh, 1trb, 1trkA, 1ubq, 1ubq ib, 1ypiA, 256bA, 2acq, 2act, 2alp, 2apr, 2bbkH, 2bbkL, 2bmhA, 2cab, 2ccyA, 2cdv, 2chsA, 2ci2I, 2cmd, 2cpl, 2ctvA, 2cy3, 2cyp, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2hbg, 2hmqA, 2lh7, 2lhb, 2ltnA, 2ltnB, 2lzm, 2mcm, 2mltA, 2mnr, 2msbA, 2ohxA, 2ovo, 2pabA, 2pia, 2plt, 2por, 2prk, 2rhe, 2rspA, 2spAscA, 2sarA 2trxA, 2tscA, 2wrpR, 2ztaA, 351c, 3app, 3b5c, 3bcl, 3blm, 3c2c, 3chy, 3cla, 3cox, 3dfr, 3dni, 3drcA, 3ebx, 3est, 3grs, 3il8, 3mdsA, 3psg, 3r 3sdhA, 3tgl, 4azuA, 4bp2, 4cpv, 4enl, 4fxn, 4gcr, 4i1b, 4icb, 4insC, 4insD, 4mt2, 4tnc, 5chaA, 5cpa, 5fd1, 5p21, 5pti, 5rubA, 6ldrdf, 8acndf, 8acndf, 7acfA, 8ldr, 7ac 8fabB, 9wgaA.

Обозначение второстепенных конструктивных элементов

Участок по крайней мере из четырех последовательных остатков был идентифицирован как E-цепь, если все значения (ϕ, ψ) в этой области лежат в пределах области, определенной следующим образом: –180 ° <ϕ <–30 °, 60 ° <ψ < 180 ° или –180 ° <ψ <–150 ° (Gunasekaran et al., 1998). Нить в расширенной конформации квалифицируется как структура типа полипролина II, если значения ϕ на каждом из остатков сегмента больше, чем –90 °.Конформация полипролина II типа очень похожа на конформацию одной цепи коллагена и, как известно, встречается в глобулярных белковых структурах (Soman, Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei) и Штернберг, 1993; Власов и др., 2001). Собранные таким образом E-нити были далее разделены на два класса, а именно: изолированные (те, которые не совпадают с другой E-цепью посредством водородной связи, характерной для β-листов) и выровненные E-нити (те, которые находятся в соответствии с другой E-цепью). -Цепь, образующая β-лист), используя алгоритм присвоения вторичной структуры на основе относительного положения атомов Cα (Рамакришнан и Соман, 1982; Соман и Рамакришнан, 1986).E-цепи, не являющиеся частью β-листа, называются «изолированными» исключительно для отражения того факта, что нет взаимодействия водородных связей между полярными атомами основной цепи цепи с другой цепью протяженной конформации. Выровненные E-тяжи также называются β-нитями, поскольку они участвуют в формировании β-листа. По краю β-нитей β-нити затем были определены как те сегменты расширенной конформации, которые совпадают только с одной другой β-нитью, в отличие от внутренних β-нитей, которые имеют сегменты, совпадающие с каждой стороной.Идентификация водородных связей основана на методе, использованном Overington et al. (Overington et al., 1990), включая расстояния между предполагаемыми донорами и акцепторами и энергию взаимодействия водородных связей.

Спирали были идентифицированы аналогично E-цепям с критерием, согласно которому по крайней мере четыре смежных остатка находились в области α R (определяемой как –140 ° <ϕ <–30 °, –90 ° <ψ < 45 °) (Gunasekaran et al., 1998). 3 10 спиралей были дифференцированы от α-спиралей с использованием процедуры Рамакришнана и Зомана (Ramakrishnan and Soman, 1982).Кроме того, участок из по меньшей мере четырех последовательных остатков, который не попадает ни в одну из категорий, описанных выше, был классифицирован как петля, а оставшиеся не-вторичные структурные непетлевые остатки были названы остатками случайной спирали. Результаты идентификации вторичных структур с использованием методов на основе положения Cα и (ϕ, ψ) были очень похожи на результаты, полученные с использованием других методов, таких как DSSP (Kabsch and Sander, 1983).

В обсуждениях символы β E , β B , E I и PPII относятся к краевой β-цепи, внутренней β-цепи, изолированной E-цепи и участкам полипролина II соответственно.

Генерация всех соседних молекул в кристаллической решетке

Мы также исследовали взаимодействия, если таковые имеются, между изолированными E-цепями и соседними молекулами в кристаллической решетке (наш набор данных не содержит структур ЯМР). Для каждой белковой структуры с хотя бы одной изолированной E-цепью мы сгенерировали дробные координаты, используя размеры ячейки, указанные в файле координат. Используя информацию о космической группе, эквивалентные точки автоматически распознаются из библиотеки эквивалентных точек, хранящейся для каждой космической группы.Генерируются дробные координаты всех атомов, соответствующих каждой эквивалентной точке. Кроме того, переводы на -1, 0 и +1 выполняются вдоль каждой из дробных осей x, y и z для создания всей системы соседних молекул (включая молекулы в соседних элементарных ячейках) вокруг данной молекулы. Наконец, все сгенерированные наборы координат преобразуются в исходную ортогональную систему координат Ангстремса с использованием размеров ячеек. Например, если пространственная группа данной записи такова, что она имеет четыре эквивалентных точки [включая исходную (x, y, z)], и каждая из эквивалентных точек может привести к набору 3 × 3 × 3 (= 27) соседних молекул, что приведет к генерации 4 × 27 (= 108) наборов координат.Мы сопоставили наши результаты с результатами, приведенными на сервере PQS (Henrick and Thornton, 1998), и результаты оказались абсолютно согласованными. Было проанализировано взаимодействие между полярными атомами основной цепи предполагаемых изолированных E-цепей в исходном наборе координат и соседними копиями в кристаллической решетке. Кроме того, если кристаллическая структура имеет более одной молекулы в асимметричной единице, также анализировалось взаимодействие между предполагаемой изолированной E-цепью и другой молекулой (молекулами), присутствующей в асимметричной единице.

Результаты и обсуждение

Набор данных из 250 белков был исследован для идентификации различных структурных элементов, а именно α- и 3 10 -спиралей, изолированных E-цепей, краевых и внутренних β-цепей и петель, в результате чего было получено 6030 сегментов, состоящих из 48 848 аминокислотных остатков. Результаты поиска представлены в таблице I. Более половины идентифицированных сегментов (56%) и 61% (N = 29 991) остатков попадают под хорошо узнаваемые вторичные структурные элементы, α-спирали (N = 1483) и β-листы [край (β E ) + внутренние β-тяжи (β B ), N = 1894] и около 33% (N = 1960) сегментов, состоящих из 15 422 остатков, классифицируются как петли.Основная часть остальной части состоит из 518 сегментов изолированных E-цепей (E I ), которые являются предметом данной статьи. Пятьдесят шесть сегментов были идентифицированы как сходные с полипролиновыми спиралями типа II (PPII), изученными Есиповой и соавторами (Adzhubei et al., 1987a-c; Vlasov et al., 2001). Результаты, полученные в результате анализа распределения длин этих сегментов, показывают, что α-спиральные области и β-листы, образующие β-тяжи (нити β E + β B ), как правило, образуют более длинные сегменты, чем E I или PPII.Α-спирали имеют среднюю длину 11,7 остатков (на сегмент) (Barlow and Thornton, 1988; Kumar and Bansal, 1998), в то время как цепи β E и β B имеют среднюю длину 6,3 и 7,4 соответственно ( Штернберг и Торнтон, 1977). Напротив, другие регулярные структуры, такие как спирали 3 10 (Рамакришнан и Соман, 1982), E I и нити PPII (Соман и Рамакришнан, 1983, 1986; Аджубей и др., 1987a – c; Аджубей и др.) Штернберг, 1993; Власов и др., 2001), как правило, короче со средней длиной 4–5 остатков на сегмент. Также наблюдается, что сегменты нерегулярных областей в белках, называемые петлями, имеют тенденцию быть длинными со средней длиной, близкой к восьми остаткам на сегмент (Martin et al., 1995). Таблица I также дает пик распределения длин для каждого типа структуры и процент примеров, представленных пиком. Можно видеть, что пик распределения длин приходится на четыре остатка на сегмент для большинства структур, за исключением только α-спиралей и внутренних β-цепей.В случае α-спиралей, хотя пик приходится на 10 остатков на сегмент, процент примеров, представленных пиком, очень мал (~ 8%). Эти факты указывают на то, что короткие сегменты регулярных структур повсеместно встречаются в белках.

518 сегментов изолированных E-цепей, идентифицированных из набора данных, содержат в общей сложности 2564 аминокислотных остатка. Длина этих сегментов варьируется от четырех до 14 остатков на сегмент. Было обнаружено, что около 51% этих сегментов имеют длину всего четыре остатка, что подтверждает более раннее наблюдение Soman и Ramakrishnan (1986) о том, что сегменты E I в белковых структурах часто бывают короткими.Один из самых длинных примеров цепей E I существует в структуре грибковой пероксидазы (код PDB = 1arp, 330–343) (Kunishima et al., 1994), показанной на рисунке 1, которая имеет длину 14 остатков. .

Сравнение длин нитей E I с другими удлиненными сегментами, нитями β E и β B и петлями, показано на рисунке 2. Можно видеть, что тенденция к более короткой сегменты для изолированных E-нитей и краевых β-нитей, а также петли, что показано постепенным снижением доли сегментов, заполняющих ячейки, соответствующие более длинным сегментам.С другой стороны, пик для внутренних β-цепей приходится на шесть остатков, что согласуется с результатами Штернберга и Торнтона (Sternberg and Thornton, 1977).

Склонность аминокислотных остатков находиться в различных протяженных сегментах и ​​петлях

Склонность 20 аминокислотных остатков к появлению в различных типах протяженных сегментов и петель была рассчитана для того, чтобы оценить предпочтения, проявляемые отдельными остатками для конкретных типов структур.Склонности были рассчитаны с использованием стандартного подхода Чоу – Фасмана (Chou and Fasman, 1974). Результаты представлены в таблице II. Можно видеть, что в целом гидрофобные остатки предпочтительнее полярных остатков во всех трех удлиненных сегментах, цепях E I , β E или β B . Широко известно, что β-разветвленные остатки, такие как Val, Ile и Thr, демонстрируют высокую склонность встречаться в β-листах (Chou and Fasman, 1974; Lifson and Sander, 1979; Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995). Интересно, что предпочтение остатков в цепях E I также отражает аналогичные характеристики. Это сильно подтверждает более ранние сообщения (Swindells et al., 1995) о том, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями аминокислотных остатков (Dinner et al., 1999). Напротив, как хорошо известно, петли предпочитают полярные остатки.

Одна интересная особенность, наблюдаемая из предрасположенности аминокислот, показанной в Таблице II, заключается в том, что пролиловые остатки обнаруживают очень высокое предпочтение в изолированных E-цепях, которые являются общими только для цепей PPII, и в этом случае причина очевидна.

Предпочтение пролинов в прядях E

I

Повышенное предпочтение пролина в цепях E I привело нас к исследованию существования цепей полипролина типа II (PPII) (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987). ; Adzhubei, Sternberg, 1993; Stapley, Creamer, 1999; Vlasov et al., 2001), которые напоминают цепи E I тем, что участвующие остатки первых также обладают протяженной конформацией.Области PPII распознавались как непрерывный участок значений (ϕ, ψ) в области полипролина (см. Материалы и методы) и не зависели от наличия или отсутствия пролина. В результате поиска было найдено всего 56 примеров цепей PPII. Когда нити PPII были исключены из набора данных, было обнаружено, что они представляют лишь очень небольшую часть расширенных сегментов. Пересчитанные значения предрасположенности, показанные в Таблице II, после удаления таких цепей все еще показывают поразительное предпочтение пролину переходить в цепи E I по сравнению с выровненными β-цепями.

Около 42% (N = 216) из 518 сегментов, классифицированных как цепи E I , содержат по крайней мере один остаток пролина в своей последовательности. Кроме того, эти остатки пролина вкраплены в последовательность без особого предпочтения какого-либо конкретного положения в последовательности. Эти наблюдения приводят к двум взаимосвязанным особенностям, которые можно рассматривать как причину высокого предпочтения пролина в цепях E I . Во-первых, отсутствие амидного водорода в основной цепи пролина делает его неподходящим кандидатом для включения в какие-либо стандартные вторичные структуры, в которых водородные связи основной цепи играют решающую роль, например, в α-спиралях и β-листах (Richardson and Richardson , 1988; Аврора, Роуз, 1998; Гунасекаран и др., 1998). Во-вторых, пролин обладает внутренним свойством влиять на скручивающие углы основной цепи остатка, предшествующего ему, чтобы принять расширенную конформацию (Gibrat et al., 1991; MacArthur and Thornton, 1991; Hurley et al., 1992). Эти уникальные характеристики пролина, по-видимому, являются причиной его предпочтительного присутствия в цепях E I , чем в цепях β E или β B .

Сравнение вероятностей возникновения между различными видами сегментов

Поскольку нити E I не являются частью β-листов, алгоритмы распознавания вторичной структуры обычно классифицируют их как петли.Таким образом, чтобы оценить их взаимосвязь с нитями и петлями PPII, β E и β B , мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона (значение P) (Minor and Kim, 1994a) между различными парами склонностей к аминокислотам. Значение P было рассчитано с использованием уравнения

P 2 = {Σ (x i — x av ) (y i — y av ) / [Σ (x i — x av ) 2 Σ (y i — y av ) 2 ] ½ } 2

где пары x i и y i соответствуют аминокислотным склонностям; i представляет собой индекс суммирования и представляет собой количество рассматриваемых типов аминокислот, а x av и y av представляют средние значения x и y, соответственно.Значения P перечислены в Таблице III. Чтобы избежать смещения, создаваемого двумя особыми остатками, очень гибким Gly и жестким Pro, они были исключены из набора данных, а коэффициенты были пересчитаны (Swindells et al., 1995). Графики, описывающие эти корреляции, показаны на рисунке 3. Поскольку у нас достаточно большое количество остатков в нашем наборе данных, ожидается, что на надежность значений предрасположенности не повлияет исключение пролиловых и глицильных остатков из расчетов.

Из таблицы III можно видеть, что цепи E I , по-видимому, показывают очень хорошую корреляцию с цепями PPII (P = 0,80). Однако из значений предрасположенности, представленных в таблице II, можно увидеть, что тенденции предпочтения аминокислот не очень похожи. Было обнаружено, что высокая корреляция, показанная в Таблице III для этой пары, связана с очень высокими значениями предрасположенности к Pro. При удалении этого остатка (а также Gly для однородности с другими парами) из расчета коэффициента корреляции значение резко упало до P = –0.08 (показано на рисунке 3). С другой стороны, корреляция между E I и любой из выровненных β-нитей (β E или β B ) улучшается при удалении Pro и Gly. Из низкого значения P (P = 0,43 для β E и P = 0,28 для β B с нитями E I ), когда включены Pro и Gly, цепи E I показывают хорошую корреляцию как с β E (P = 0,73) и β B (P = 0,72) нити. Одновременная хорошая корреляция между E I и β E и E I и β B неудивительна, поскольку из таблицы III видно, что существует чрезвычайно высокая корреляция (P = 0.92) между нитями β E и β B . Более того, эта высокая корреляция не меняется при удалении остатков Gly и Pro (данные не показаны). Это показывает, что нити E I аналогичны цепям β E или β B , за исключением повышенного предпочтения Pro в цепях E I . В отличие от более раннего случая (между нитями E I и PPII), где Pro усилил корреляцию, в последнем случае корреляция между E I и β E или β B был скрыт из-за повышенного предпочтения Pro в нитях E I .

С другой стороны, нити E I показывают отрицательную корреляцию (P = –0,09) с сегментами петель. Не похоже, чтобы это значение сильно изменилось даже после удаления Gly и Pro (P = –0,29). Тот факт, что предпочтения остатков цепей E I демонстрируют сильную корреляцию с цепями β E и β B и одновременно показывают отрицательную корреляцию с петлями (точно так же, как β E и β Нити B ; данные не показаны) побуждает нас предположить, что нити E I напоминают β-лист, образующий β-нити, с точки зрения предпочтений остатков (за исключением Pro) и структуры.

Сравнение склонностей с другими весами

Поскольку приведенное выше обсуждение приводит нас к выводу, что цепи E I аналогичны другим выровненным β-цепям, на уровне предпочтений по остаткам (за исключением Pro) мы сравнили наши склонности с другими шкалами, описанными в литературе. , например, Финкельштейном (Finkelstein, 1995). Поскольку все экспериментальные шкалы были получены в результате исследований хозяин-гость путем измерения ΔΔG для замены одного остатка другим, результаты представлены в шкале относительно одного из аминокислотных остатков, обычно аланина или глицина.Кроме того, большинство этих шкал также дают ненормальное значение ΔΔG для пролина. По этим причинам мы исключили все три остатка из наших расчетов.

Склонности различных аминокислот к цепям E I лучше всего коррелируют со склонностями к β-слоям, полученными Майнором и Кимом (Майнор и Ким, 1994b) (P = 0,75). Сравнение склонностей показано на рисунке 4. Те же авторы также продемонстрировали контекстную зависимость предпочтений аминокислот, анализируя краевые и внутренние позиции (Minor and Kim, 1994a, 1996), но наши склонности показывают только очень слабую корреляцию с этой шкалой ( Р = 0.26). Мы также сравнили наши данные с двумя другими шкалами (Kim and Berg, 1993; Smith et al., 1994), но обе показали очень низкие корреляции –0,53 и –0,20, соответственно.

Две теоретически выведенные шкалы, которые описывают внутреннюю склонность аминокислоты принимать определенную структуру (Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995), также использовались для сравнения склонностей, которые мы вывели для E I прядей. Наши результаты хорошо согласуются со склонностью к «B / Coil» Свинделлса и др.с P = 0,72 (показано на рисунке 4), тогда как он показал низкую корреляцию с таковой Муньоса и Серрано (P = 0,46).

Доступность изолированных удлиненных сегментов

Степень доступности растворителя для изолированной протяженной цепи рассчитывалась как отношение ее общей доступной площади поверхности (ASA) (Lee and Richards, 1971), которая встречается в белке, к сумме ASA каждого из составляющих остатков. как это происходит в расширенной конформации (Miller et al., 1987). Наблюдается, что немногим более 90% из 518 сегментов цепей β I имеют доступность в диапазоне 0–50%, а около 27% — в диапазоне 30–40%. Лишь очень немногие сегменты (13,5%) имеют низкую доступность (<10%), что указывает на то, что большая часть нитей E I имеет тенденцию подвергаться воздействию растворителя.

В попытке сравнить профили доступности нитей E I как с традиционными (выровненными) β-нитями, так и с петлями, на рисунке 5 показано сравнение профилей каждого из этих сегментов.Сразу видно, что большинство выровненных сегментов β-нити имеют очень низкие значения доступности. Около 55% сегментов имеют доступность в диапазоне 0–10%, при этом население через последовательные промежутки времени постепенно сокращается. Это также можно увидеть на вставке к рисунку 5, где показана совокупная частота по отношению к интервалам доступности, где кривая, соответствующая выровненным β-нитям, довольно быстро выходит на плато.

С другой стороны, поведение петель очень похоже на поведение нитей E I .Пики частотного распределения (25,3% петель) для этих двух видов сегментов практически совпадают, в интервале от 30 до 40%. Небольшое отличие состоит в том, что распределение доступности для петель распространяется на следующий интервал между 40 и 50%, а также около 24% сегментов петли. Тем не менее, кривые кумулятивных частот этих двух сегментов (показанные на вставке) почти совпадают, указывая на то, что цепи E I так же обнажены, как и петли в белковых структурах.

Из аминокислотных предпочтений цепей E I мы видим, что большинство предпочтительных остатков неполярны по природе. Однако мы также видим, что эти сегменты нитей E I подвергаются воздействию растворителя, как и петли. Чтобы разрешить эту дихотомию, мы проанализировали доступность боковых цепей неполярных остатков как в цепях, так и в петлях E I . Результаты показаны на рисунке 6. Можно видеть, что поведение неполярных боковых цепей почти идентично в обоих этих типах сегментов.Около 45% неполярных боковых цепей цепей E I скрыто от растворителя, указанного первым пиком на рисунке 6, что указывает на то, что высокая доступность обеспечивается полярными боковыми цепями и атомами основной цепи.

Сегменты, фланкирующие изолированные цепи E в белковых структурах

Структурная среда нитей E I была проанализирована путем выявления первого появления вторичного структурного элемента до и после этих сегментов.Мы искали образцы формы S a XXX – E I цепи – XXXS b , где S соответствует остатку в одной из вторичных структур, а X — остаток, который может быть частью регулярной вторичной структуры. или петля. Таблица IV показывает частоты встречаемости различных вторичных структурных сегментов в положениях S a и S b в непосредственной близости от изолированных E-цепей.

Один из вопросов, который можно задать о нитях E I , заключается в том, являются ли эти сегменты продолжением выровненных β-нитей, у которых нет соседнего сегмента, который нужно регистрировать.Из таблицы IV видно, что таких примеров очень мало. Существует всего 71 пример цепей E I , которые могут быть N-концевыми удлинениями выровненных β-цепей, и 83 примера C-концевых удлинений. Около 25% (N = 128) сегментов E I фланкированы α-спиралями на N-конце и около 26% (N = 133) на C-конце. Напротив, большинство примеров нитей E I фланкированы сегментами петель с одной или обеих сторон. Около 38% (N = 197) примеров имеют сегмент петли на N-концевой стороне, а 34% (N = 178) имеют аналогичную структуру на C-концевой стороне.Также есть 82 примера, где они окаймлены петлями с обеих сторон.

Следовательно, кажется, что протяженность протяженных конформаций — лучший тип структуры, обеспечивающий максимальное расстояние от конца до конца для данного количества остатков. Эти нити E I могут дополнять длинные петли, соединяющие вторичные структурные элементы, которые пространственно хорошо разделены.

Водородные связи с группами основной цепи цепей E

I

Поскольку пряди E I не являются частью β-листов, в них отсутствует лестница периодических водородных связей, которая характерна для β-листов.Следовательно, карбонилы и амиды основной цепи изолированных E-цепей должны быть удовлетворены водородными связями от других атомов белка или растворителя. 2564 остатка, участвующие в цепях E I , анализировали на водородные связи с полярными группами их основной цепи или от них. Из 2564 остатков 263 были остатками пролина, и только карбонильный кислород был доступен в качестве акцептора водородных связей. Из них только 94 образца были связаны водородными связями, а остальные 169 — нет. Среди примеров непролила 2301 у нас есть четыре возможности: остаток может быть связан водородной связью через амидный азот, карбонильный кислород, оба или ни один из них.Было обнаружено, что 380 примеров были связаны водородными связями через амидный азот, 391 — через карбонильный кислород и 656 — через оба, и 874 образца не имели водородных связей с полярными группами основной цепи.

Сверху видно, что около 41% из 2564 остатков в цепях E I не связаны водородными связями. Учитывая открытую для растворителя природу этих сегментов, потенциал водородных связей этих полярных групп может быть удовлетворен через окружающие молекулы воды.

Взаимодействие нитей E

I с соседними молекулами в кристаллах

Кристаллографические симметричные молекулы всех белковых структур в нашем наборе данных с хотя бы одной потенциально изолированной E-цепью были созданы, как указано в разделе «Материалы и методы».Мы исследовали взаимодействие нитей E I со всеми соседними молекулами в кристаллической решетке. В случаях с более чем одной молекулой в асимметричном звене также изучалось взаимодействие между цепью E I и другими цепями в асимметричном звене.

Из 518 предполагаемых изолированных E-цепей, идентифицированных в нашем анализе, только 34 вовлечены в какое-либо заметное взаимодействие с соседними молекулами в кристаллах. По крайней мере, две водородные связи с участием карбонила или амида основной цепи в цепях и полярных группах соседних молекул могут быть идентифицированы в этих 34 примерах.Восемнадцать из этих примеров являются результатом взаимодействия двух молекул в асимметричной единице кристаллической структуры. Некоторые из этих примеров соответствуют образованию β-листов с β-нитями, происходящими из различных третичных структур, таких как структура лектина гороха. Другие примеры соответствуют взаимодействиям между карбонилом или амидом основной цепи в цепи с полярными атомами боковой цепи из соседней молекулы.

На основании этих наблюдений становится ясно, что 484 (= 518-34) E-цепей в наборе данных, которые считаются изолированными при рассмотрении копии третичной структуры, остаются изолированными, даже если рассматривать соседние молекулы в кристаллах.

Консервация цепей E

I в семействах гомологичных белков

Чтобы оценить степень консервативности цепей E I в гомологичных белках, был проведен анализ базы данных семейств выровненных гомологичных белковых структур (HOMSTRAD) (Mizuguchi et al., 1998). Рассматривая 97 семейств базы данных, в которых было более трех членов, одна структура из каждого семейства была выбрана случайным образом для работы в качестве эталонной структуры.Выделенные цепи E I , присутствующие в этой структуре, были идентифицированы, и их индекс консервации был рассчитан среди членов этого семейства. Индекс консервации (I) цепи E I из эталонной структуры был рассчитан как процентное соотношение количества членов семейства, в котором не менее 90% длины сегмента из эталонной структуры структурно сохраняется до общего числа членов в этой семье. Результаты показаны на Рисунке 7.Можно видеть, что около 41% из 290 проанализированных примеров цепей E I являются консервативными с очень высоким значением индекса (в диапазоне от 60 до 100%). Однако большинство образцов имеют низкие показатели сохранности. Таким образом, данные, по-видимому, предполагают, что эти сегменты действительно изменчивы по структуре, напоминая петлевые сегменты белков.

Выводы

Изолированные цепи E обычно встречаются в белках. Несмотря на отсутствие регулярных партнеров по водородным связям, они, по-видимому, образуют стабильные участки, которые потенциально стабилизируются окружающими молекулами воды и боковыми цепями полярных остатков в белке.Также было показано, что почти все эти изолированные E-цепи остаются изолированными даже в контексте четвертичной структуры и взаимодействия белковой молекулы с соседними копиями в кристаллической решетке. Что касается предпочтений остатков, за исключением обилия пролина, они демонстрируют хорошее сходство с β-цепями (которые являются частью листов), подтверждая тот факт, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями определенных типов остатков. С другой стороны, у них есть другие характеристики, аналогичные петлям.Кажется, что они подвергаются воздействию растворителя так же, как и петли, и гидрофобные группы, присутствующие в этих цепях, ведут себя аналогично таковым в петлях, будучи скрытыми от растворителя. Эти протяженные структуры, по-видимому, дополняют петли, эффективно преодолевая большие расстояния в белке с минимальным количеством остатков. Наконец, эти наблюдения показывают, что изолированные E-цепи обладают индивидуальным существованием, и его характеристики частично совпадают с характеристиками β-листов, образующих β-тяжи, а частично — с петлями.

Благодарность

Один из нас (Н.С.) получил поддержку старшего научного сотрудника Wellcome Trust, Лондон.

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков.Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков от грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков. Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B .Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B . Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Фиг.3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе.Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе. Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса). На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса).На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 7. Распределение индекса консервации изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Рис. 7. Распределение индекса консервативности изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Таблица I.

Степень присутствия различных вторичных структурных сегментов в используемом наборе данных

3 10 ‐Helix

Количество сегментов No.остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длин% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4 8,4119 630 5,3 4 41,2
Изолированная E-прядь518 2564 5.0 4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь
Кромка β-прядь 9045 23,9
Внутренняя β-прядь791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7.9 4 24,0

9045 4,3 454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 4 76,8

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5.3 4 41,2
Изолированная спираль E 518 2564 5,0 4 50,8
Полипролиновая спираль
Краевая β-прядь 1103 6892 6,3 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7.4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7,9 4 24,0

Таблица I.

Степень присутствия различных структурных сегментов набора данных

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент контура 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Вал 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 17453 9045 1 9045 1 9045 1 9045

12 82 197
Итого (последующие) 133 9 49 9 58 25 178 Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 9045 9045 1 9045 9045 1 9045

12 82 197
Всего (последующие) 133 9 49 9 58 25 178
05

Аджубей, А.А. и Штернберг, M.J.E. (

1993

)

J. Mol. Биол.

,

229

,

472

–493.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

32

,

159

–162

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

J. Biomol. Struct. Дин.

,

5

,

689

–704.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Biochem. Биофиз. Res. Commun.

,

146

,

934

–938.

Анантанараянан, В.С., Соман, К.В. и Рамакришнан, С. (

1987

)

J. Mol. Биол.

,

198

,

705

–709.

Аврора, Р. и Роуз, Г. (

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

21

–38

Baker, E.Н. и Хаббард Р. (

1984

)

Прог. Биофиз. Мол. Биол.

,

44

,

97

–179.

Барлоу, Д.Дж. и Thornton, J.M. (

1988

)

J. Mol. Биол.

,

201

,

601

–619.

Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Дж., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н. и Bourne, P.E. (

2000

)

Nucleic Acids Res.

,

28

,

235

–242.

Bernstein, F.C., Koetzle, T.Ф., Уильямс, Дж. Дж. Б., Мейер, Э. Ф., мл., Брайс, М. Д., Роджерс, Дж. Р., Кеннард, О., Шиманоути, Т. и Тасуми М. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

112

,

535

–542.

Chothia, C. (

1976

)

J. Mol. Биол.

,

105

,

1

–14.

Chou, P.Y. и Фасман, Г.Д. (

1974

)

Биохимия

,

13

,

211

–222.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1992

)

Proc.Natl Acad. Sci. США

,

89

,

5937

–5941.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1994

)

Белки

,

19

,

85

–97.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1995

)

Protein Sci.

,

4

,

1305

–1314.

Ужин, А.Р., Лазардис, Т. и Карплюс М. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9068

–9073.

Evans, S.V.(

1993

)

J. Mol. График.

,

11

,

134

–138.

Финкельштейн, А.В. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

207

–209.

Гибрат, Дж. Ф., Робсон, Б. и Гарнье, Дж. (

1991

)

Биохимия

,

30

,

1578

–1586.

Гунасекаран, К., Нагараджарам, Х.А., Рамакришнан, К. и Баларам, П. (

1998

)

J. Mol. Биол.

,

275

,

917

–932.

Хенрик К. и Торнтон Дж. М. (

1998

)

Trends Biochem. Sci.

,

23

,

358

–361.

Херли, Дж. Х., Мейсон, Д. А. и Мэтьюз, Б.В. (

1992

)

Биополимеры

,

32

,

1443

–1446.

Kabsch, W. и Сандер, С. (

1983

)

Биополимеры

,

22

,

2577

–2637.

Ким, C.A. и Берг, Дж. (

1993

)

Nature

,

362

,

267

–270.

Кумар, С. и Бансал, М. (

1998

)

Biophys. J.

,

75

,

1935

–1944.

Кунисима, Н., Фукуяма, К., Мацубара, Х., Хатанака, Х., Сибано, Ю. и Амачи Т. (

1994

)

J. Mol. Биол.

,

235

,

331

–344.

Ли, Б. и Ричардс Ф. (

1971

)

J. Mol. Биол.

,

55

,

379

–400.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1979

)

Nature

,

282

,

109

–111.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1980

)

J. Mol. Биол.

,

139

,

627

–639.

MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1991

)

J. Mol. Биол.

,

218

,

397

–412.

Мартин А.С.Р., Тода К., Стирк Х.Дж. и Thornton, J.M. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

1093

–1101.

Миллер С., Джанин Дж., Леск А.М. и Chothia, C. (

1987

)

Дж.Мол. Биол.

,

196

,

641

–656.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

371

,

264

–267.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

367

,

660

–663.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1996

)

Nature

,

380

,

730

–734.

Мидзугути, К., Дин, К.М., Бланделл, Т.Л. и Оверингтон Дж.(

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

2469

–2471.

Муньос, В. и Серрано, Л. (

1994

)

Белки

,

20

,

301

–311.

Отзен Д.Э. и Фершт А. (

1995

)

Биохимия

,

34

,

5718

–5724.

Оверингтон, Дж., Джонсон, М.С., Сали, А. и Бланделл Т.Л. (

1990

)

Proc. R. Soc. Лондон, сер. B

,

241

,

132

–145.

Полинг, Л. и Кори, Р. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

251

–256.

Полинг, Л., Кори, Р. и Брэнсон, Х. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

205

–211.

Presta, L.G. и Роуз, Г. (

1988

)

Science

,

240

,

1632

–1641.

Рамакришнан, С. и Зоман К.В. (

1982

)

Внутр.J. Pept. Protein Res.

,

20

,

218

–237.

Ричардсон, Дж. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1988

)

Science

,

240

,

1648

–1652.

Ричардсон, Дж. С., Гетцофф, Э. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1978

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

75

,

2574

–2578.

Rose, G.D. и Вольфенден Р. (

1993

)

Анну. Rev. Biophys Biomol. Struct.

,

22

,

381

–415.

Смит, С.К. и Риган, Л. (

1995

)

Science

,

270

,

980

–982.

Смит, К. К., Витка, Дж. М. и Риган, Л. (

1994

)

Биохимия

,

33

,

5510

–5517.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1983

)

J. Mol. Биол.

,

170

,

1045

–1048.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1986

)

Внутр. J. Biol. Макромол.

,

8

,

89

–95.

Стэпли, Б.Дж. и Creamer, T.P. (

1999

)

Protein Sci.

,

8

,

587

–595.

Стэпли, Б.Дж. и Дойг, А.Дж. (

1997

)

J. Mol. Биол.

,

272

,

456

–464.

Штернберг, M.J.E. и Thornton, J.M. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

110

,

285

–296.

Стикл, Д.Ф., Преста, Л.Г., Дилл, К.А. и Роуз, Г. (

1992

)

J. Mol.Биол.

,

226

,

1143

–1159.

улица, А.Г. и Мэйо, С. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9074

–9076.

Swindells, MB, MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1995

)

Нац. Struct. Биол.

,

2

,

596

–603.

Венкатачалам, C.M. (

1968

)

Биополимеры

,

6

,

1425

–1436.

Власов П.К., Килосанидзе Г.Т., Украинская Д.Л., Кузьмин А.В., Туманян В.Г. и Есипова Н. (

2001

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

46

,

573

–576.

Воутерс, М.А. и Curmi, P.M.G. (

1995

)

Белки

,

22

,

119

–131.

Изолированные цепочки: структурная роль изолированных протяженных цепей в белках | Белковая инженерия, дизайн и отбор

Аннотация

Причины образования удлиненных цепей (E-цепей) в белках часто связаны с образованием β-листов.Однако E-цепи, не являющиеся частью β-листов, обычно встречаются в белках. Это поднимает вопросы о структурной роли и стабильности таких изолированных E-цепей. Используя набор данных из 250 в основном негомологичных кристаллических структур белков с высоким разрешением (<2 Å), мы идентифицировали 518 изолированных E-цепей из 187 белков. Двумя наиболее отличительными чертами изолированных E-цепей от β-цепей в β-листах являются высокий преобладание пролиловых остатков, встречающихся в изолированных E-цепях, и их высокая подверженность воздействию окружающей среды.Удаление регионов с конформацией полипролина из набора данных не привело к значительному снижению склонности пролильных остатков к появлению в изолированных E-цепях. Изолированные E-цепи часто характеризуются амидными и карбонильными группами основной цепи, участвующими в водородных связях с полярными боковыми цепями или водой. Они часто фланкированы нерегулярными петлевыми структурами и менее консервативны, чем β-листы, образующие β-цепи, среди гомологичных белковых структур. Предполагается, что изолированные β-тяжи обладают многими характеристиками петлевых сегментов, но с повторяющимися (ϕ, ψ) значениями, попадающими в β-область карты Рамачандрана.

Введение

Требование полярных групп в белках удовлетворяться за счет водородных связей может рассматриваться как директор фолдинга белков (Rose and Wolfenden, 1993). Поскольку известно, что у большинства аминокислотных остатков внутри белковых структур отсутствуют полярные боковые цепи (Chothia, 1976; Miller et al., 1987), можно предположить, что большинство полярных групп во внутренней части расположены в основной цепи. полипептидной цепи. Эти полярные группы основной цепи полипептида (группы NH и C = O), как известно, часто удовлетворяются благодаря образованию спиральных и β-листовых структур в белках (Baker and Hubbard, 1984; Stickle et al., 1992). Формирование характерных паттернов водородных связей с участием амидных и карбонильных групп основной цепи полипептида является важным признаком образования α-спиралей, β-листов и β-витков в белках (Pauling and Corey, 1951; Pauling et al., 1951; Венкатачалам, 1968). В самом деле, важным движущим фактором для образования α-спирали в белках, как предполагается, является образование внутрисегментных водородных связей (Presta and Rose, 1988). Известно, что отклонение от характерных паттернов водородных связей в α-спиралях и β-листах приводит к искажениям в этих структурах (Richardson et al., 1978; Барлоу и Торнтон, 1988). Эти области искажения часто оказываются сольватированными. Например, хорошо известны изгиб, вызываемый остатком пролина в середине α-спирали, и существование β-выпуклости в β-листах.

Предпочтения аминокислотных остатков и стабилизирующие ван-дер-ваальсовы взаимодействия также являются характеристиками α-спиралей и β-цепей в белках (Street and Mayo, 1999). Предполагается, что конформационная энтропия вращения боковых цепей является ключевым признаком того, что какой-либо тип аминокислоты имеет форму α-спирали или β-листа (Presta and Rose, 1988; Creamer and Rose, 1992; 1994; Стэпли и Дойг, 1997).Например, взаимодействия между боковыми цепями в положениях i и i + 3 (и i + 4) в α-спиралях (Creamer and Rose, 1995) и взаимодействия между боковыми цепями через β-цепи, участвующие в формировании β-листа. известно, что они способствуют стабилизации этих структур (Lifson and Sander, 1980; Otzen and Fersht, 1995; Smith and Regan, 1995; Wouters and Curmi, 1995).

β-лист обычно считается «вторичной структурой», хотя известно, что он отличается от других видов регулярных вторичных структур.Различие проистекает из того факта, что требуется, чтобы соседние в пространстве области белка в расширенной конформации стали выровненными, чтобы сформировать характерные межцепочечные водородные связи. Однако может быть неуместным называть β-цепь вторичной структурой, поскольку, в отличие от других видов вторичной структуры, нет внутрисегментных водородных связей. Часто возникает соблазн связать роль образования области основной цепи в расширенной конформации (удлиненные цепи или E-цепи) с ролью β-листов.

В этой статье мы обращаем внимание на области белков в расширенной конформации, которые не участвуют в формировании β-листа. Поскольку описание протяженной цепи не включает водородные связи амидных и карбонильных групп основной цепи, если только они не участвуют в формировании β-листа, роль таких протяженных структур в белках вызывает недоумение. Кроме того, поскольку эти E-цепи не участвуют в формировании β-листов, отсутствует возможность межцепочечного взаимодействия между неполярными остатками, подобного тому, которое впервые было обнаружено Lifson and Sander (1980).Мы исследовали большое количество известных белковых структур и обнаружили, что такие изолированные протяженные цепи обычно встречаются в белках и имеют общие характеристики петель и β-листов в белках. Эти E-цепи отличаются от протяженной конформации полипролина типа II, наличие которой в глобулярных белковых структурах широко изучено (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei and Sternberg, 1993). Конформация полипролина типа II в некоторой степени похожа на конформацию одиночной нити коллагена с характеристическими значениями (ϕ, ψ) около (–65 °, 140 °) и отличается от конформации β-нити, которая имеет приблизительные (ϕ, ψ) значения (–115 °, 130 °).Различные особенности структур, связанных с полипролином типа II (также называемые «мобильными» или М-конформациями Есиповой и соавторами), которые можно увидеть в известных кристаллических структурах белков, были тщательно проанализированы Есиповой и соавторами (Аджубей и др. ., 1987а – в; Власов и др., 2001). В частности, они провели несколько подробных анализов распределений длин, остатков и тетрапептидных последовательностей и сравнили степень присутствия этой структуры с α-спиралью и β-листом (Adzhubei et al., 1987а – в; Власов и др., 2001). Как можно увидеть в ходе настоящего анализа, изолированные E-цепи, описанные здесь, отличаются от структур, связанных с полипролином II типа, поскольку значения (ϕ, ψ) изолированных E-цепей ближе к значениям β-листов. чем структуры полипролина типа II.

Материалы и методы

Используемый набор данных

Набор данных из 250 негомологичных белковых структур с высоким разрешением (разрешение <2,0 Å), полученных из банка данных о белках (PDB) (Bernstein et al., 1977; Berman et al., 2000). В случае белков с идентичными или очень похожими полипептидными цепями рассматривалась только одна из них. Цепочка, используемая в таких случаях, показана как пятый символ в полном списке кодов PDB используемых белков: 1aan, 1aazA, 1abe, 1abk, 1acf, 1acx, 1afgA, 1ahc, 1ak3A, 1alc, 1ald, 1alkA, 1amp, 1ankA, 1aozA, 1apmE, 1arb, 1arp, 1ars, 1ast, 1bbhA, 1bbpA, 1bgc, 1bgh, 1bmdA, 1brsD, 1bsaA, 1byb, 1cbn, 1ccr, 1cewI, 1cgt, 1cpcAcab, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpn, 1cseE, 1cse I, 1csh, 1ctf, 1cus, 1ddt, 1dfnA, 1dmb, 1dri, 1dsbA, 1eca, 1esl, 1ezm, 1fas, 1fdn, 1fgvH, 1fiaA, 1fkf, 1flpna, 1flfrfus, 1flfrfus , 1fxd, 1gd1O, 1gia, 1gky, 1glqA, 1glt, 1gog, 1gox, 1gp1A, 1gpr, 1hel, 1hip, 1hleA, 1hleB, 1hoe, 1hpi, 1hsbA, 1hsbB, 1hslA, 1huw, 1hypis , 1isuA, 1lcf, 1lec, 1lib, 1lis, 1lldA, 1ltsA, 1ltsC, 1ltsD, 1mba, 1mbd, 1mdc, 1mjc, 1molA, 1mpp, 1nar, 1nbaA, 1nlkdaR, 1npc, 1nscApon, 1nscA, 1nlldA, 1npc, 1nscA, 1ol , 1pgb, 1phc, 1php, 1pii, 1pk4, 1pmy, 1poc, 1poh, 1ppa, 1ppbH, 1ppbL, 1ppfE, 1ppt, 1prn, 1ptf, 1ptsA, 1r69, 1rbp, 1rdg, 1rec, 1ris, 1rnh, 1ropAropA , 1sgt, 1shaA, 1shfA, 1shg, 1sim, 1sltA, 1smrA, 1srdA, 1stn, 1tca, 1ten, 1tfg, 1tgn, 1tgsI, 1tgxA, 1thbA, 1tml, 1tonwh, 1trb, 1trkA, 1ubq, 1ubq ib, 1ypiA, 256bA, 2acq, 2act, 2alp, 2apr, 2bbkH, 2bbkL, 2bmhA, 2cab, 2ccyA, 2cdv, 2chsA, 2ci2I, 2cmd, 2cpl, 2ctvA, 2cy3, 2cyp, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2hbg, 2hmqA, 2lh7, 2lhb, 2ltnA, 2ltnB, 2lzm, 2mcm, 2mltA, 2mnr, 2msbA, 2ohxA, 2ovo, 2pabA, 2pia, 2plt, 2por, 2prk, 2rhe, 2rspA, 2spAscA, 2sarA 2trxA, 2tscA, 2wrpR, 2ztaA, 351c, 3app, 3b5c, 3bcl, 3blm, 3c2c, 3chy, 3cla, 3cox, 3dfr, 3dni, 3drcA, 3ebx, 3est, 3grs, 3il8, 3mdsA, 3psg, 3r 3sdhA, 3tgl, 4azuA, 4bp2, 4cpv, 4enl, 4fxn, 4gcr, 4i1b, 4icb, 4insC, 4insD, 4mt2, 4tnc, 5chaA, 5cpa, 5fd1, 5p21, 5pti, 5rubA, 6ldrdf, 8acndf, 8acndf, 7acfA, 8ldr, 7ac 8fabB, 9wgaA.

Обозначение второстепенных конструктивных элементов

Участок по крайней мере из четырех последовательных остатков был идентифицирован как E-цепь, если все значения (ϕ, ψ) в этой области лежат в пределах области, определенной следующим образом: –180 ° <ϕ <–30 °, 60 ° <ψ < 180 ° или –180 ° <ψ <–150 ° (Gunasekaran et al., 1998). Нить в расширенной конформации квалифицируется как структура типа полипролина II, если значения ϕ на каждом из остатков сегмента больше, чем –90 °.Конформация полипролина II типа очень похожа на конформацию одной цепи коллагена и, как известно, встречается в глобулярных белковых структурах (Soman, Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei) и Штернберг, 1993; Власов и др., 2001). Собранные таким образом E-нити были далее разделены на два класса, а именно: изолированные (те, которые не совпадают с другой E-цепью посредством водородной связи, характерной для β-листов) и выровненные E-нити (те, которые находятся в соответствии с другой E-цепью). -Цепь, образующая β-лист), используя алгоритм присвоения вторичной структуры на основе относительного положения атомов Cα (Рамакришнан и Соман, 1982; Соман и Рамакришнан, 1986).E-цепи, не являющиеся частью β-листа, называются «изолированными» исключительно для отражения того факта, что нет взаимодействия водородных связей между полярными атомами основной цепи цепи с другой цепью протяженной конформации. Выровненные E-тяжи также называются β-нитями, поскольку они участвуют в формировании β-листа. По краю β-нитей β-нити затем были определены как те сегменты расширенной конформации, которые совпадают только с одной другой β-нитью, в отличие от внутренних β-нитей, которые имеют сегменты, совпадающие с каждой стороной.Идентификация водородных связей основана на методе, использованном Overington et al. (Overington et al., 1990), включая расстояния между предполагаемыми донорами и акцепторами и энергию взаимодействия водородных связей.

Спирали были идентифицированы аналогично E-цепям с критерием, согласно которому по крайней мере четыре смежных остатка находились в области α R (определяемой как –140 ° <ϕ <–30 °, –90 ° <ψ < 45 °) (Gunasekaran et al., 1998). 3 10 спиралей были дифференцированы от α-спиралей с использованием процедуры Рамакришнана и Зомана (Ramakrishnan and Soman, 1982).Кроме того, участок из по меньшей мере четырех последовательных остатков, который не попадает ни в одну из категорий, описанных выше, был классифицирован как петля, а оставшиеся не-вторичные структурные непетлевые остатки были названы остатками случайной спирали. Результаты идентификации вторичных структур с использованием методов на основе положения Cα и (ϕ, ψ) были очень похожи на результаты, полученные с использованием других методов, таких как DSSP (Kabsch and Sander, 1983).

В обсуждениях символы β E , β B , E I и PPII относятся к краевой β-цепи, внутренней β-цепи, изолированной E-цепи и участкам полипролина II соответственно.

Генерация всех соседних молекул в кристаллической решетке

Мы также исследовали взаимодействия, если таковые имеются, между изолированными E-цепями и соседними молекулами в кристаллической решетке (наш набор данных не содержит структур ЯМР). Для каждой белковой структуры с хотя бы одной изолированной E-цепью мы сгенерировали дробные координаты, используя размеры ячейки, указанные в файле координат. Используя информацию о космической группе, эквивалентные точки автоматически распознаются из библиотеки эквивалентных точек, хранящейся для каждой космической группы.Генерируются дробные координаты всех атомов, соответствующих каждой эквивалентной точке. Кроме того, переводы на -1, 0 и +1 выполняются вдоль каждой из дробных осей x, y и z для создания всей системы соседних молекул (включая молекулы в соседних элементарных ячейках) вокруг данной молекулы. Наконец, все сгенерированные наборы координат преобразуются в исходную ортогональную систему координат Ангстремса с использованием размеров ячеек. Например, если пространственная группа данной записи такова, что она имеет четыре эквивалентных точки [включая исходную (x, y, z)], и каждая из эквивалентных точек может привести к набору 3 × 3 × 3 (= 27) соседних молекул, что приведет к генерации 4 × 27 (= 108) наборов координат.Мы сопоставили наши результаты с результатами, приведенными на сервере PQS (Henrick and Thornton, 1998), и результаты оказались абсолютно согласованными. Было проанализировано взаимодействие между полярными атомами основной цепи предполагаемых изолированных E-цепей в исходном наборе координат и соседними копиями в кристаллической решетке. Кроме того, если кристаллическая структура имеет более одной молекулы в асимметричной единице, также анализировалось взаимодействие между предполагаемой изолированной E-цепью и другой молекулой (молекулами), присутствующей в асимметричной единице.

Результаты и обсуждение

Набор данных из 250 белков был исследован для идентификации различных структурных элементов, а именно α- и 3 10 -спиралей, изолированных E-цепей, краевых и внутренних β-цепей и петель, в результате чего было получено 6030 сегментов, состоящих из 48 848 аминокислотных остатков. Результаты поиска представлены в таблице I. Более половины идентифицированных сегментов (56%) и 61% (N = 29 991) остатков попадают под хорошо узнаваемые вторичные структурные элементы, α-спирали (N = 1483) и β-листы [край (β E ) + внутренние β-тяжи (β B ), N = 1894] и около 33% (N = 1960) сегментов, состоящих из 15 422 остатков, классифицируются как петли.Основная часть остальной части состоит из 518 сегментов изолированных E-цепей (E I ), которые являются предметом данной статьи. Пятьдесят шесть сегментов были идентифицированы как сходные с полипролиновыми спиралями типа II (PPII), изученными Есиповой и соавторами (Adzhubei et al., 1987a-c; Vlasov et al., 2001). Результаты, полученные в результате анализа распределения длин этих сегментов, показывают, что α-спиральные области и β-листы, образующие β-тяжи (нити β E + β B ), как правило, образуют более длинные сегменты, чем E I или PPII.Α-спирали имеют среднюю длину 11,7 остатков (на сегмент) (Barlow and Thornton, 1988; Kumar and Bansal, 1998), в то время как цепи β E и β B имеют среднюю длину 6,3 и 7,4 соответственно ( Штернберг и Торнтон, 1977). Напротив, другие регулярные структуры, такие как спирали 3 10 (Рамакришнан и Соман, 1982), E I и нити PPII (Соман и Рамакришнан, 1983, 1986; Аджубей и др., 1987a – c; Аджубей и др.) Штернберг, 1993; Власов и др., 2001), как правило, короче со средней длиной 4–5 остатков на сегмент. Также наблюдается, что сегменты нерегулярных областей в белках, называемые петлями, имеют тенденцию быть длинными со средней длиной, близкой к восьми остаткам на сегмент (Martin et al., 1995). Таблица I также дает пик распределения длин для каждого типа структуры и процент примеров, представленных пиком. Можно видеть, что пик распределения длин приходится на четыре остатка на сегмент для большинства структур, за исключением только α-спиралей и внутренних β-цепей.В случае α-спиралей, хотя пик приходится на 10 остатков на сегмент, процент примеров, представленных пиком, очень мал (~ 8%). Эти факты указывают на то, что короткие сегменты регулярных структур повсеместно встречаются в белках.

518 сегментов изолированных E-цепей, идентифицированных из набора данных, содержат в общей сложности 2564 аминокислотных остатка. Длина этих сегментов варьируется от четырех до 14 остатков на сегмент. Было обнаружено, что около 51% этих сегментов имеют длину всего четыре остатка, что подтверждает более раннее наблюдение Soman и Ramakrishnan (1986) о том, что сегменты E I в белковых структурах часто бывают короткими.Один из самых длинных примеров цепей E I существует в структуре грибковой пероксидазы (код PDB = 1arp, 330–343) (Kunishima et al., 1994), показанной на рисунке 1, которая имеет длину 14 остатков. .

Сравнение длин нитей E I с другими удлиненными сегментами, нитями β E и β B и петлями, показано на рисунке 2. Можно видеть, что тенденция к более короткой сегменты для изолированных E-нитей и краевых β-нитей, а также петли, что показано постепенным снижением доли сегментов, заполняющих ячейки, соответствующие более длинным сегментам.С другой стороны, пик для внутренних β-цепей приходится на шесть остатков, что согласуется с результатами Штернберга и Торнтона (Sternberg and Thornton, 1977).

Склонность аминокислотных остатков находиться в различных протяженных сегментах и ​​петлях

Склонность 20 аминокислотных остатков к появлению в различных типах протяженных сегментов и петель была рассчитана для того, чтобы оценить предпочтения, проявляемые отдельными остатками для конкретных типов структур.Склонности были рассчитаны с использованием стандартного подхода Чоу – Фасмана (Chou and Fasman, 1974). Результаты представлены в таблице II. Можно видеть, что в целом гидрофобные остатки предпочтительнее полярных остатков во всех трех удлиненных сегментах, цепях E I , β E или β B . Широко известно, что β-разветвленные остатки, такие как Val, Ile и Thr, демонстрируют высокую склонность встречаться в β-листах (Chou and Fasman, 1974; Lifson and Sander, 1979; Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995). Интересно, что предпочтение остатков в цепях E I также отражает аналогичные характеристики. Это сильно подтверждает более ранние сообщения (Swindells et al., 1995) о том, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями аминокислотных остатков (Dinner et al., 1999). Напротив, как хорошо известно, петли предпочитают полярные остатки.

Одна интересная особенность, наблюдаемая из предрасположенности аминокислот, показанной в Таблице II, заключается в том, что пролиловые остатки обнаруживают очень высокое предпочтение в изолированных E-цепях, которые являются общими только для цепей PPII, и в этом случае причина очевидна.

Предпочтение пролинов в прядях E

I

Повышенное предпочтение пролина в цепях E I привело нас к исследованию существования цепей полипролина типа II (PPII) (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987). ; Adzhubei, Sternberg, 1993; Stapley, Creamer, 1999; Vlasov et al., 2001), которые напоминают цепи E I тем, что участвующие остатки первых также обладают протяженной конформацией.Области PPII распознавались как непрерывный участок значений (ϕ, ψ) в области полипролина (см. Материалы и методы) и не зависели от наличия или отсутствия пролина. В результате поиска было найдено всего 56 примеров цепей PPII. Когда нити PPII были исключены из набора данных, было обнаружено, что они представляют лишь очень небольшую часть расширенных сегментов. Пересчитанные значения предрасположенности, показанные в Таблице II, после удаления таких цепей все еще показывают поразительное предпочтение пролину переходить в цепи E I по сравнению с выровненными β-цепями.

Около 42% (N = 216) из 518 сегментов, классифицированных как цепи E I , содержат по крайней мере один остаток пролина в своей последовательности. Кроме того, эти остатки пролина вкраплены в последовательность без особого предпочтения какого-либо конкретного положения в последовательности. Эти наблюдения приводят к двум взаимосвязанным особенностям, которые можно рассматривать как причину высокого предпочтения пролина в цепях E I . Во-первых, отсутствие амидного водорода в основной цепи пролина делает его неподходящим кандидатом для включения в какие-либо стандартные вторичные структуры, в которых водородные связи основной цепи играют решающую роль, например, в α-спиралях и β-листах (Richardson and Richardson , 1988; Аврора, Роуз, 1998; Гунасекаран и др., 1998). Во-вторых, пролин обладает внутренним свойством влиять на скручивающие углы основной цепи остатка, предшествующего ему, чтобы принять расширенную конформацию (Gibrat et al., 1991; MacArthur and Thornton, 1991; Hurley et al., 1992). Эти уникальные характеристики пролина, по-видимому, являются причиной его предпочтительного присутствия в цепях E I , чем в цепях β E или β B .

Сравнение вероятностей возникновения между различными видами сегментов

Поскольку нити E I не являются частью β-листов, алгоритмы распознавания вторичной структуры обычно классифицируют их как петли.Таким образом, чтобы оценить их взаимосвязь с нитями и петлями PPII, β E и β B , мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона (значение P) (Minor and Kim, 1994a) между различными парами склонностей к аминокислотам. Значение P было рассчитано с использованием уравнения

P 2 = {Σ (x i — x av ) (y i — y av ) / [Σ (x i — x av ) 2 Σ (y i — y av ) 2 ] ½ } 2

где пары x i и y i соответствуют аминокислотным склонностям; i представляет собой индекс суммирования и представляет собой количество рассматриваемых типов аминокислот, а x av и y av представляют средние значения x и y, соответственно.Значения P перечислены в Таблице III. Чтобы избежать смещения, создаваемого двумя особыми остатками, очень гибким Gly и жестким Pro, они были исключены из набора данных, а коэффициенты были пересчитаны (Swindells et al., 1995). Графики, описывающие эти корреляции, показаны на рисунке 3. Поскольку у нас достаточно большое количество остатков в нашем наборе данных, ожидается, что на надежность значений предрасположенности не повлияет исключение пролиловых и глицильных остатков из расчетов.

Из таблицы III можно видеть, что цепи E I , по-видимому, показывают очень хорошую корреляцию с цепями PPII (P = 0,80). Однако из значений предрасположенности, представленных в таблице II, можно увидеть, что тенденции предпочтения аминокислот не очень похожи. Было обнаружено, что высокая корреляция, показанная в Таблице III для этой пары, связана с очень высокими значениями предрасположенности к Pro. При удалении этого остатка (а также Gly для однородности с другими парами) из расчета коэффициента корреляции значение резко упало до P = –0.08 (показано на рисунке 3). С другой стороны, корреляция между E I и любой из выровненных β-нитей (β E или β B ) улучшается при удалении Pro и Gly. Из низкого значения P (P = 0,43 для β E и P = 0,28 для β B с нитями E I ), когда включены Pro и Gly, цепи E I показывают хорошую корреляцию как с β E (P = 0,73) и β B (P = 0,72) нити. Одновременная хорошая корреляция между E I и β E и E I и β B неудивительна, поскольку из таблицы III видно, что существует чрезвычайно высокая корреляция (P = 0.92) между нитями β E и β B . Более того, эта высокая корреляция не меняется при удалении остатков Gly и Pro (данные не показаны). Это показывает, что нити E I аналогичны цепям β E или β B , за исключением повышенного предпочтения Pro в цепях E I . В отличие от более раннего случая (между нитями E I и PPII), где Pro усилил корреляцию, в последнем случае корреляция между E I и β E или β B был скрыт из-за повышенного предпочтения Pro в нитях E I .

С другой стороны, нити E I показывают отрицательную корреляцию (P = –0,09) с сегментами петель. Не похоже, чтобы это значение сильно изменилось даже после удаления Gly и Pro (P = –0,29). Тот факт, что предпочтения остатков цепей E I демонстрируют сильную корреляцию с цепями β E и β B и одновременно показывают отрицательную корреляцию с петлями (точно так же, как β E и β Нити B ; данные не показаны) побуждает нас предположить, что нити E I напоминают β-лист, образующий β-нити, с точки зрения предпочтений остатков (за исключением Pro) и структуры.

Сравнение склонностей с другими весами

Поскольку приведенное выше обсуждение приводит нас к выводу, что цепи E I аналогичны другим выровненным β-цепям, на уровне предпочтений по остаткам (за исключением Pro) мы сравнили наши склонности с другими шкалами, описанными в литературе. , например, Финкельштейном (Finkelstein, 1995). Поскольку все экспериментальные шкалы были получены в результате исследований хозяин-гость путем измерения ΔΔG для замены одного остатка другим, результаты представлены в шкале относительно одного из аминокислотных остатков, обычно аланина или глицина.Кроме того, большинство этих шкал также дают ненормальное значение ΔΔG для пролина. По этим причинам мы исключили все три остатка из наших расчетов.

Склонности различных аминокислот к цепям E I лучше всего коррелируют со склонностями к β-слоям, полученными Майнором и Кимом (Майнор и Ким, 1994b) (P = 0,75). Сравнение склонностей показано на рисунке 4. Те же авторы также продемонстрировали контекстную зависимость предпочтений аминокислот, анализируя краевые и внутренние позиции (Minor and Kim, 1994a, 1996), но наши склонности показывают только очень слабую корреляцию с этой шкалой ( Р = 0.26). Мы также сравнили наши данные с двумя другими шкалами (Kim and Berg, 1993; Smith et al., 1994), но обе показали очень низкие корреляции –0,53 и –0,20, соответственно.

Две теоретически выведенные шкалы, которые описывают внутреннюю склонность аминокислоты принимать определенную структуру (Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995), также использовались для сравнения склонностей, которые мы вывели для E I прядей. Наши результаты хорошо согласуются со склонностью к «B / Coil» Свинделлса и др.с P = 0,72 (показано на рисунке 4), тогда как он показал низкую корреляцию с таковой Муньоса и Серрано (P = 0,46).

Доступность изолированных удлиненных сегментов

Степень доступности растворителя для изолированной протяженной цепи рассчитывалась как отношение ее общей доступной площади поверхности (ASA) (Lee and Richards, 1971), которая встречается в белке, к сумме ASA каждого из составляющих остатков. как это происходит в расширенной конформации (Miller et al., 1987). Наблюдается, что немногим более 90% из 518 сегментов цепей β I имеют доступность в диапазоне 0–50%, а около 27% — в диапазоне 30–40%. Лишь очень немногие сегменты (13,5%) имеют низкую доступность (<10%), что указывает на то, что большая часть нитей E I имеет тенденцию подвергаться воздействию растворителя.

В попытке сравнить профили доступности нитей E I как с традиционными (выровненными) β-нитями, так и с петлями, на рисунке 5 показано сравнение профилей каждого из этих сегментов.Сразу видно, что большинство выровненных сегментов β-нити имеют очень низкие значения доступности. Около 55% сегментов имеют доступность в диапазоне 0–10%, при этом население через последовательные промежутки времени постепенно сокращается. Это также можно увидеть на вставке к рисунку 5, где показана совокупная частота по отношению к интервалам доступности, где кривая, соответствующая выровненным β-нитям, довольно быстро выходит на плато.

С другой стороны, поведение петель очень похоже на поведение нитей E I .Пики частотного распределения (25,3% петель) для этих двух видов сегментов практически совпадают, в интервале от 30 до 40%. Небольшое отличие состоит в том, что распределение доступности для петель распространяется на следующий интервал между 40 и 50%, а также около 24% сегментов петли. Тем не менее, кривые кумулятивных частот этих двух сегментов (показанные на вставке) почти совпадают, указывая на то, что цепи E I так же обнажены, как и петли в белковых структурах.

Из аминокислотных предпочтений цепей E I мы видим, что большинство предпочтительных остатков неполярны по природе. Однако мы также видим, что эти сегменты нитей E I подвергаются воздействию растворителя, как и петли. Чтобы разрешить эту дихотомию, мы проанализировали доступность боковых цепей неполярных остатков как в цепях, так и в петлях E I . Результаты показаны на рисунке 6. Можно видеть, что поведение неполярных боковых цепей почти идентично в обоих этих типах сегментов.Около 45% неполярных боковых цепей цепей E I скрыто от растворителя, указанного первым пиком на рисунке 6, что указывает на то, что высокая доступность обеспечивается полярными боковыми цепями и атомами основной цепи.

Сегменты, фланкирующие изолированные цепи E в белковых структурах

Структурная среда нитей E I была проанализирована путем выявления первого появления вторичного структурного элемента до и после этих сегментов.Мы искали образцы формы S a XXX – E I цепи – XXXS b , где S соответствует остатку в одной из вторичных структур, а X — остаток, который может быть частью регулярной вторичной структуры. или петля. Таблица IV показывает частоты встречаемости различных вторичных структурных сегментов в положениях S a и S b в непосредственной близости от изолированных E-цепей.

Один из вопросов, который можно задать о нитях E I , заключается в том, являются ли эти сегменты продолжением выровненных β-нитей, у которых нет соседнего сегмента, который нужно регистрировать.Из таблицы IV видно, что таких примеров очень мало. Существует всего 71 пример цепей E I , которые могут быть N-концевыми удлинениями выровненных β-цепей, и 83 примера C-концевых удлинений. Около 25% (N = 128) сегментов E I фланкированы α-спиралями на N-конце и около 26% (N = 133) на C-конце. Напротив, большинство примеров нитей E I фланкированы сегментами петель с одной или обеих сторон. Около 38% (N = 197) примеров имеют сегмент петли на N-концевой стороне, а 34% (N = 178) имеют аналогичную структуру на C-концевой стороне.Также есть 82 примера, где они окаймлены петлями с обеих сторон.

Следовательно, кажется, что протяженность протяженных конформаций — лучший тип структуры, обеспечивающий максимальное расстояние от конца до конца для данного количества остатков. Эти нити E I могут дополнять длинные петли, соединяющие вторичные структурные элементы, которые пространственно хорошо разделены.

Водородные связи с группами основной цепи цепей E

I

Поскольку пряди E I не являются частью β-листов, в них отсутствует лестница периодических водородных связей, которая характерна для β-листов.Следовательно, карбонилы и амиды основной цепи изолированных E-цепей должны быть удовлетворены водородными связями от других атомов белка или растворителя. 2564 остатка, участвующие в цепях E I , анализировали на водородные связи с полярными группами их основной цепи или от них. Из 2564 остатков 263 были остатками пролина, и только карбонильный кислород был доступен в качестве акцептора водородных связей. Из них только 94 образца были связаны водородными связями, а остальные 169 — нет. Среди примеров непролила 2301 у нас есть четыре возможности: остаток может быть связан водородной связью через амидный азот, карбонильный кислород, оба или ни один из них.Было обнаружено, что 380 примеров были связаны водородными связями через амидный азот, 391 — через карбонильный кислород и 656 — через оба, и 874 образца не имели водородных связей с полярными группами основной цепи.

Сверху видно, что около 41% из 2564 остатков в цепях E I не связаны водородными связями. Учитывая открытую для растворителя природу этих сегментов, потенциал водородных связей этих полярных групп может быть удовлетворен через окружающие молекулы воды.

Взаимодействие нитей E

I с соседними молекулами в кристаллах

Кристаллографические симметричные молекулы всех белковых структур в нашем наборе данных с хотя бы одной потенциально изолированной E-цепью были созданы, как указано в разделе «Материалы и методы».Мы исследовали взаимодействие нитей E I со всеми соседними молекулами в кристаллической решетке. В случаях с более чем одной молекулой в асимметричном звене также изучалось взаимодействие между цепью E I и другими цепями в асимметричном звене.

Из 518 предполагаемых изолированных E-цепей, идентифицированных в нашем анализе, только 34 вовлечены в какое-либо заметное взаимодействие с соседними молекулами в кристаллах. По крайней мере, две водородные связи с участием карбонила или амида основной цепи в цепях и полярных группах соседних молекул могут быть идентифицированы в этих 34 примерах.Восемнадцать из этих примеров являются результатом взаимодействия двух молекул в асимметричной единице кристаллической структуры. Некоторые из этих примеров соответствуют образованию β-листов с β-нитями, происходящими из различных третичных структур, таких как структура лектина гороха. Другие примеры соответствуют взаимодействиям между карбонилом или амидом основной цепи в цепи с полярными атомами боковой цепи из соседней молекулы.

На основании этих наблюдений становится ясно, что 484 (= 518-34) E-цепей в наборе данных, которые считаются изолированными при рассмотрении копии третичной структуры, остаются изолированными, даже если рассматривать соседние молекулы в кристаллах.

Консервация цепей E

I в семействах гомологичных белков

Чтобы оценить степень консервативности цепей E I в гомологичных белках, был проведен анализ базы данных семейств выровненных гомологичных белковых структур (HOMSTRAD) (Mizuguchi et al., 1998). Рассматривая 97 семейств базы данных, в которых было более трех членов, одна структура из каждого семейства была выбрана случайным образом для работы в качестве эталонной структуры.Выделенные цепи E I , присутствующие в этой структуре, были идентифицированы, и их индекс консервации был рассчитан среди членов этого семейства. Индекс консервации (I) цепи E I из эталонной структуры был рассчитан как процентное соотношение количества членов семейства, в котором не менее 90% длины сегмента из эталонной структуры структурно сохраняется до общего числа членов в этой семье. Результаты показаны на Рисунке 7.Можно видеть, что около 41% из 290 проанализированных примеров цепей E I являются консервативными с очень высоким значением индекса (в диапазоне от 60 до 100%). Однако большинство образцов имеют низкие показатели сохранности. Таким образом, данные, по-видимому, предполагают, что эти сегменты действительно изменчивы по структуре, напоминая петлевые сегменты белков.

Выводы

Изолированные цепи E обычно встречаются в белках. Несмотря на отсутствие регулярных партнеров по водородным связям, они, по-видимому, образуют стабильные участки, которые потенциально стабилизируются окружающими молекулами воды и боковыми цепями полярных остатков в белке.Также было показано, что почти все эти изолированные E-цепи остаются изолированными даже в контексте четвертичной структуры и взаимодействия белковой молекулы с соседними копиями в кристаллической решетке. Что касается предпочтений остатков, за исключением обилия пролина, они демонстрируют хорошее сходство с β-цепями (которые являются частью листов), подтверждая тот факт, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями определенных типов остатков. С другой стороны, у них есть другие характеристики, аналогичные петлям.Кажется, что они подвергаются воздействию растворителя так же, как и петли, и гидрофобные группы, присутствующие в этих цепях, ведут себя аналогично таковым в петлях, будучи скрытыми от растворителя. Эти протяженные структуры, по-видимому, дополняют петли, эффективно преодолевая большие расстояния в белке с минимальным количеством остатков. Наконец, эти наблюдения показывают, что изолированные E-цепи обладают индивидуальным существованием, и его характеристики частично совпадают с характеристиками β-листов, образующих β-тяжи, а частично — с петлями.

Благодарность

Один из нас (Н.С.) получил поддержку старшего научного сотрудника Wellcome Trust, Лондон.

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков.Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков от грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков. Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B .Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B . Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Фиг.3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе.Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе. Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса). На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса).На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 7. Распределение индекса консервации изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Рис. 7. Распределение индекса консервативности изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Таблица I.

Степень присутствия различных вторичных структурных сегментов в используемом наборе данных

3 10 ‐Helix

Количество сегментов No.остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длин% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4 8,4119 630 5,3 4 41,2
Изолированная E-прядь518 2564 5.0 4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь
Кромка β-прядь 9045 23,9
Внутренняя β-прядь791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7.9 4 24,0

9045 4,3 454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 4 76,8

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5.3 4 41,2
Изолированная спираль E 518 2564 5,0 4 50,8
Полипролиновая спираль
Краевая β-прядь 1103 6892 6,3 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7.4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7,9 4 24,0

Таблица I.

Степень присутствия различных структурных сегментов набора данных

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент контура 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Вал 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 17453 9045 1 9045 1 9045 1 9045

12 82 197
Итого (последующие) 133 9 49 9 58 25 178 Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 9045 9045 1 9045 9045 1 9045

12 82 197
Всего (последующие) 133 9 49 9 58 25 178
05

Аджубей, А.А. и Штернберг, M.J.E. (

1993

)

J. Mol. Биол.

,

229

,

472

–493.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

32

,

159

–162

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

J. Biomol. Struct. Дин.

,

5

,

689

–704.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Biochem. Биофиз. Res. Commun.

,

146

,

934

–938.

Анантанараянан, В.С., Соман, К.В. и Рамакришнан, С. (

1987

)

J. Mol. Биол.

,

198

,

705

–709.

Аврора, Р. и Роуз, Г. (

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

21

–38

Baker, E.Н. и Хаббард Р. (

1984

)

Прог. Биофиз. Мол. Биол.

,

44

,

97

–179.

Барлоу, Д.Дж. и Thornton, J.M. (

1988

)

J. Mol. Биол.

,

201

,

601

–619.

Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Дж., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н. и Bourne, P.E. (

2000

)

Nucleic Acids Res.

,

28

,

235

–242.

Bernstein, F.C., Koetzle, T.Ф., Уильямс, Дж. Дж. Б., Мейер, Э. Ф., мл., Брайс, М. Д., Роджерс, Дж. Р., Кеннард, О., Шиманоути, Т. и Тасуми М. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

112

,

535

–542.

Chothia, C. (

1976

)

J. Mol. Биол.

,

105

,

1

–14.

Chou, P.Y. и Фасман, Г.Д. (

1974

)

Биохимия

,

13

,

211

–222.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1992

)

Proc.Natl Acad. Sci. США

,

89

,

5937

–5941.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1994

)

Белки

,

19

,

85

–97.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1995

)

Protein Sci.

,

4

,

1305

–1314.

Ужин, А.Р., Лазардис, Т. и Карплюс М. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9068

–9073.

Evans, S.V.(

1993

)

J. Mol. График.

,

11

,

134

–138.

Финкельштейн, А.В. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

207

–209.

Гибрат, Дж. Ф., Робсон, Б. и Гарнье, Дж. (

1991

)

Биохимия

,

30

,

1578

–1586.

Гунасекаран, К., Нагараджарам, Х.А., Рамакришнан, К. и Баларам, П. (

1998

)

J. Mol. Биол.

,

275

,

917

–932.

Хенрик К. и Торнтон Дж. М. (

1998

)

Trends Biochem. Sci.

,

23

,

358

–361.

Херли, Дж. Х., Мейсон, Д. А. и Мэтьюз, Б.В. (

1992

)

Биополимеры

,

32

,

1443

–1446.

Kabsch, W. и Сандер, С. (

1983

)

Биополимеры

,

22

,

2577

–2637.

Ким, C.A. и Берг, Дж. (

1993

)

Nature

,

362

,

267

–270.

Кумар, С. и Бансал, М. (

1998

)

Biophys. J.

,

75

,

1935

–1944.

Кунисима, Н., Фукуяма, К., Мацубара, Х., Хатанака, Х., Сибано, Ю. и Амачи Т. (

1994

)

J. Mol. Биол.

,

235

,

331

–344.

Ли, Б. и Ричардс Ф. (

1971

)

J. Mol. Биол.

,

55

,

379

–400.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1979

)

Nature

,

282

,

109

–111.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1980

)

J. Mol. Биол.

,

139

,

627

–639.

MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1991

)

J. Mol. Биол.

,

218

,

397

–412.

Мартин А.С.Р., Тода К., Стирк Х.Дж. и Thornton, J.M. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

1093

–1101.

Миллер С., Джанин Дж., Леск А.М. и Chothia, C. (

1987

)

Дж.Мол. Биол.

,

196

,

641

–656.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

371

,

264

–267.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

367

,

660

–663.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1996

)

Nature

,

380

,

730

–734.

Мидзугути, К., Дин, К.М., Бланделл, Т.Л. и Оверингтон Дж.(

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

2469

–2471.

Муньос, В. и Серрано, Л. (

1994

)

Белки

,

20

,

301

–311.

Отзен Д.Э. и Фершт А. (

1995

)

Биохимия

,

34

,

5718

–5724.

Оверингтон, Дж., Джонсон, М.С., Сали, А. и Бланделл Т.Л. (

1990

)

Proc. R. Soc. Лондон, сер. B

,

241

,

132

–145.

Полинг, Л. и Кори, Р. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

251

–256.

Полинг, Л., Кори, Р. и Брэнсон, Х. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

205

–211.

Presta, L.G. и Роуз, Г. (

1988

)

Science

,

240

,

1632

–1641.

Рамакришнан, С. и Зоман К.В. (

1982

)

Внутр.J. Pept. Protein Res.

,

20

,

218

–237.

Ричардсон, Дж. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1988

)

Science

,

240

,

1648

–1652.

Ричардсон, Дж. С., Гетцофф, Э. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1978

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

75

,

2574

–2578.

Rose, G.D. и Вольфенден Р. (

1993

)

Анну. Rev. Biophys Biomol. Struct.

,

22

,

381

–415.

Смит, С.К. и Риган, Л. (

1995

)

Science

,

270

,

980

–982.

Смит, К. К., Витка, Дж. М. и Риган, Л. (

1994

)

Биохимия

,

33

,

5510

–5517.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1983

)

J. Mol. Биол.

,

170

,

1045

–1048.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1986

)

Внутр. J. Biol. Макромол.

,

8

,

89

–95.

Стэпли, Б.Дж. и Creamer, T.P. (

1999

)

Protein Sci.

,

8

,

587

–595.

Стэпли, Б.Дж. и Дойг, А.Дж. (

1997

)

J. Mol. Биол.

,

272

,

456

–464.

Штернберг, M.J.E. и Thornton, J.M. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

110

,

285

–296.

Стикл, Д.Ф., Преста, Л.Г., Дилл, К.А. и Роуз, Г. (

1992

)

J. Mol.Биол.

,

226

,

1143

–1159.

улица, А.Г. и Мэйо, С. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9074

–9076.

Swindells, MB, MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1995

)

Нац. Struct. Биол.

,

2

,

596

–603.

Венкатачалам, C.M. (

1968

)

Биополимеры

,

6

,

1425

–1436.

Власов П.К., Килосанидзе Г.Т., Украинская Д.Л., Кузьмин А.В., Туманян В.Г. и Есипова Н. (

2001

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

46

,

573

–576.

Воутерс, М.А. и Curmi, P.M.G. (

1995

)

Белки

,

22

,

119

–131.

Изолированные цепочки: структурная роль изолированных протяженных цепей в белках | Белковая инженерия, дизайн и отбор

Аннотация

Причины образования удлиненных цепей (E-цепей) в белках часто связаны с образованием β-листов.Однако E-цепи, не являющиеся частью β-листов, обычно встречаются в белках. Это поднимает вопросы о структурной роли и стабильности таких изолированных E-цепей. Используя набор данных из 250 в основном негомологичных кристаллических структур белков с высоким разрешением (<2 Å), мы идентифицировали 518 изолированных E-цепей из 187 белков. Двумя наиболее отличительными чертами изолированных E-цепей от β-цепей в β-листах являются высокий преобладание пролиловых остатков, встречающихся в изолированных E-цепях, и их высокая подверженность воздействию окружающей среды.Удаление регионов с конформацией полипролина из набора данных не привело к значительному снижению склонности пролильных остатков к появлению в изолированных E-цепях. Изолированные E-цепи часто характеризуются амидными и карбонильными группами основной цепи, участвующими в водородных связях с полярными боковыми цепями или водой. Они часто фланкированы нерегулярными петлевыми структурами и менее консервативны, чем β-листы, образующие β-цепи, среди гомологичных белковых структур. Предполагается, что изолированные β-тяжи обладают многими характеристиками петлевых сегментов, но с повторяющимися (ϕ, ψ) значениями, попадающими в β-область карты Рамачандрана.

Введение

Требование полярных групп в белках удовлетворяться за счет водородных связей может рассматриваться как директор фолдинга белков (Rose and Wolfenden, 1993). Поскольку известно, что у большинства аминокислотных остатков внутри белковых структур отсутствуют полярные боковые цепи (Chothia, 1976; Miller et al., 1987), можно предположить, что большинство полярных групп во внутренней части расположены в основной цепи. полипептидной цепи. Эти полярные группы основной цепи полипептида (группы NH и C = O), как известно, часто удовлетворяются благодаря образованию спиральных и β-листовых структур в белках (Baker and Hubbard, 1984; Stickle et al., 1992). Формирование характерных паттернов водородных связей с участием амидных и карбонильных групп основной цепи полипептида является важным признаком образования α-спиралей, β-листов и β-витков в белках (Pauling and Corey, 1951; Pauling et al., 1951; Венкатачалам, 1968). В самом деле, важным движущим фактором для образования α-спирали в белках, как предполагается, является образование внутрисегментных водородных связей (Presta and Rose, 1988). Известно, что отклонение от характерных паттернов водородных связей в α-спиралях и β-листах приводит к искажениям в этих структурах (Richardson et al., 1978; Барлоу и Торнтон, 1988). Эти области искажения часто оказываются сольватированными. Например, хорошо известны изгиб, вызываемый остатком пролина в середине α-спирали, и существование β-выпуклости в β-листах.

Предпочтения аминокислотных остатков и стабилизирующие ван-дер-ваальсовы взаимодействия также являются характеристиками α-спиралей и β-цепей в белках (Street and Mayo, 1999). Предполагается, что конформационная энтропия вращения боковых цепей является ключевым признаком того, что какой-либо тип аминокислоты имеет форму α-спирали или β-листа (Presta and Rose, 1988; Creamer and Rose, 1992; 1994; Стэпли и Дойг, 1997).Например, взаимодействия между боковыми цепями в положениях i и i + 3 (и i + 4) в α-спиралях (Creamer and Rose, 1995) и взаимодействия между боковыми цепями через β-цепи, участвующие в формировании β-листа. известно, что они способствуют стабилизации этих структур (Lifson and Sander, 1980; Otzen and Fersht, 1995; Smith and Regan, 1995; Wouters and Curmi, 1995).

β-лист обычно считается «вторичной структурой», хотя известно, что он отличается от других видов регулярных вторичных структур.Различие проистекает из того факта, что требуется, чтобы соседние в пространстве области белка в расширенной конформации стали выровненными, чтобы сформировать характерные межцепочечные водородные связи. Однако может быть неуместным называть β-цепь вторичной структурой, поскольку, в отличие от других видов вторичной структуры, нет внутрисегментных водородных связей. Часто возникает соблазн связать роль образования области основной цепи в расширенной конформации (удлиненные цепи или E-цепи) с ролью β-листов.

В этой статье мы обращаем внимание на области белков в расширенной конформации, которые не участвуют в формировании β-листа. Поскольку описание протяженной цепи не включает водородные связи амидных и карбонильных групп основной цепи, если только они не участвуют в формировании β-листа, роль таких протяженных структур в белках вызывает недоумение. Кроме того, поскольку эти E-цепи не участвуют в формировании β-листов, отсутствует возможность межцепочечного взаимодействия между неполярными остатками, подобного тому, которое впервые было обнаружено Lifson and Sander (1980).Мы исследовали большое количество известных белковых структур и обнаружили, что такие изолированные протяженные цепи обычно встречаются в белках и имеют общие характеристики петель и β-листов в белках. Эти E-цепи отличаются от протяженной конформации полипролина типа II, наличие которой в глобулярных белковых структурах широко изучено (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei and Sternberg, 1993). Конформация полипролина типа II в некоторой степени похожа на конформацию одиночной нити коллагена с характеристическими значениями (ϕ, ψ) около (–65 °, 140 °) и отличается от конформации β-нити, которая имеет приблизительные (ϕ, ψ) значения (–115 °, 130 °).Различные особенности структур, связанных с полипролином типа II (также называемые «мобильными» или М-конформациями Есиповой и соавторами), которые можно увидеть в известных кристаллических структурах белков, были тщательно проанализированы Есиповой и соавторами (Аджубей и др. ., 1987а – в; Власов и др., 2001). В частности, они провели несколько подробных анализов распределений длин, остатков и тетрапептидных последовательностей и сравнили степень присутствия этой структуры с α-спиралью и β-листом (Adzhubei et al., 1987а – в; Власов и др., 2001). Как можно увидеть в ходе настоящего анализа, изолированные E-цепи, описанные здесь, отличаются от структур, связанных с полипролином II типа, поскольку значения (ϕ, ψ) изолированных E-цепей ближе к значениям β-листов. чем структуры полипролина типа II.

Материалы и методы

Используемый набор данных

Набор данных из 250 негомологичных белковых структур с высоким разрешением (разрешение <2,0 Å), полученных из банка данных о белках (PDB) (Bernstein et al., 1977; Berman et al., 2000). В случае белков с идентичными или очень похожими полипептидными цепями рассматривалась только одна из них. Цепочка, используемая в таких случаях, показана как пятый символ в полном списке кодов PDB используемых белков: 1aan, 1aazA, 1abe, 1abk, 1acf, 1acx, 1afgA, 1ahc, 1ak3A, 1alc, 1ald, 1alkA, 1amp, 1ankA, 1aozA, 1apmE, 1arb, 1arp, 1ars, 1ast, 1bbhA, 1bbpA, 1bgc, 1bgh, 1bmdA, 1brsD, 1bsaA, 1byb, 1cbn, 1ccr, 1cewI, 1cgt, 1cpcAcab, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpcot, 1cpn, 1cseE, 1cse I, 1csh, 1ctf, 1cus, 1ddt, 1dfnA, 1dmb, 1dri, 1dsbA, 1eca, 1esl, 1ezm, 1fas, 1fdn, 1fgvH, 1fiaA, 1fkf, 1flpna, 1flfrfus, 1flfrfus , 1fxd, 1gd1O, 1gia, 1gky, 1glqA, 1glt, 1gog, 1gox, 1gp1A, 1gpr, 1hel, 1hip, 1hleA, 1hleB, 1hoe, 1hpi, 1hsbA, 1hsbB, 1hslA, 1huw, 1hypis , 1isuA, 1lcf, 1lec, 1lib, 1lis, 1lldA, 1ltsA, 1ltsC, 1ltsD, 1mba, 1mbd, 1mdc, 1mjc, 1molA, 1mpp, 1nar, 1nbaA, 1nlkdaR, 1npc, 1nscApon, 1nscA, 1nlldA, 1npc, 1nscA, 1ol , 1pgb, 1phc, 1php, 1pii, 1pk4, 1pmy, 1poc, 1poh, 1ppa, 1ppbH, 1ppbL, 1ppfE, 1ppt, 1prn, 1ptf, 1ptsA, 1r69, 1rbp, 1rdg, 1rec, 1ris, 1rnh, 1ropAropA , 1sgt, 1shaA, 1shfA, 1shg, 1sim, 1sltA, 1smrA, 1srdA, 1stn, 1tca, 1ten, 1tfg, 1tgn, 1tgsI, 1tgxA, 1thbA, 1tml, 1tonwh, 1trb, 1trkA, 1ubq, 1ubq ib, 1ypiA, 256bA, 2acq, 2act, 2alp, 2apr, 2bbkH, 2bbkL, 2bmhA, 2cab, 2ccyA, 2cdv, 2chsA, 2ci2I, 2cmd, 2cpl, 2ctvA, 2cy3, 2cyp, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2end, 2bfcr, 2hbg, 2hmqA, 2lh7, 2lhb, 2ltnA, 2ltnB, 2lzm, 2mcm, 2mltA, 2mnr, 2msbA, 2ohxA, 2ovo, 2pabA, 2pia, 2plt, 2por, 2prk, 2rhe, 2rspA, 2spAscA, 2sarA 2trxA, 2tscA, 2wrpR, 2ztaA, 351c, 3app, 3b5c, 3bcl, 3blm, 3c2c, 3chy, 3cla, 3cox, 3dfr, 3dni, 3drcA, 3ebx, 3est, 3grs, 3il8, 3mdsA, 3psg, 3r 3sdhA, 3tgl, 4azuA, 4bp2, 4cpv, 4enl, 4fxn, 4gcr, 4i1b, 4icb, 4insC, 4insD, 4mt2, 4tnc, 5chaA, 5cpa, 5fd1, 5p21, 5pti, 5rubA, 6ldrdf, 8acndf, 8acndf, 7acfA, 8ldr, 7ac 8fabB, 9wgaA.

Обозначение второстепенных конструктивных элементов

Участок по крайней мере из четырех последовательных остатков был идентифицирован как E-цепь, если все значения (ϕ, ψ) в этой области лежат в пределах области, определенной следующим образом: –180 ° <ϕ <–30 °, 60 ° <ψ < 180 ° или –180 ° <ψ <–150 ° (Gunasekaran et al., 1998). Нить в расширенной конформации квалифицируется как структура типа полипролина II, если значения ϕ на каждом из остатков сегмента больше, чем –90 °.Конформация полипролина II типа очень похожа на конформацию одной цепи коллагена и, как известно, встречается в глобулярных белковых структурах (Soman, Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987; Adzhubei) и Штернберг, 1993; Власов и др., 2001). Собранные таким образом E-нити были далее разделены на два класса, а именно: изолированные (те, которые не совпадают с другой E-цепью посредством водородной связи, характерной для β-листов) и выровненные E-нити (те, которые находятся в соответствии с другой E-цепью). -Цепь, образующая β-лист), используя алгоритм присвоения вторичной структуры на основе относительного положения атомов Cα (Рамакришнан и Соман, 1982; Соман и Рамакришнан, 1986).E-цепи, не являющиеся частью β-листа, называются «изолированными» исключительно для отражения того факта, что нет взаимодействия водородных связей между полярными атомами основной цепи цепи с другой цепью протяженной конформации. Выровненные E-тяжи также называются β-нитями, поскольку они участвуют в формировании β-листа. По краю β-нитей β-нити затем были определены как те сегменты расширенной конформации, которые совпадают только с одной другой β-нитью, в отличие от внутренних β-нитей, которые имеют сегменты, совпадающие с каждой стороной.Идентификация водородных связей основана на методе, использованном Overington et al. (Overington et al., 1990), включая расстояния между предполагаемыми донорами и акцепторами и энергию взаимодействия водородных связей.

Спирали были идентифицированы аналогично E-цепям с критерием, согласно которому по крайней мере четыре смежных остатка находились в области α R (определяемой как –140 ° <ϕ <–30 °, –90 ° <ψ < 45 °) (Gunasekaran et al., 1998). 3 10 спиралей были дифференцированы от α-спиралей с использованием процедуры Рамакришнана и Зомана (Ramakrishnan and Soman, 1982).Кроме того, участок из по меньшей мере четырех последовательных остатков, который не попадает ни в одну из категорий, описанных выше, был классифицирован как петля, а оставшиеся не-вторичные структурные непетлевые остатки были названы остатками случайной спирали. Результаты идентификации вторичных структур с использованием методов на основе положения Cα и (ϕ, ψ) были очень похожи на результаты, полученные с использованием других методов, таких как DSSP (Kabsch and Sander, 1983).

В обсуждениях символы β E , β B , E I и PPII относятся к краевой β-цепи, внутренней β-цепи, изолированной E-цепи и участкам полипролина II соответственно.

Генерация всех соседних молекул в кристаллической решетке

Мы также исследовали взаимодействия, если таковые имеются, между изолированными E-цепями и соседними молекулами в кристаллической решетке (наш набор данных не содержит структур ЯМР). Для каждой белковой структуры с хотя бы одной изолированной E-цепью мы сгенерировали дробные координаты, используя размеры ячейки, указанные в файле координат. Используя информацию о космической группе, эквивалентные точки автоматически распознаются из библиотеки эквивалентных точек, хранящейся для каждой космической группы.Генерируются дробные координаты всех атомов, соответствующих каждой эквивалентной точке. Кроме того, переводы на -1, 0 и +1 выполняются вдоль каждой из дробных осей x, y и z для создания всей системы соседних молекул (включая молекулы в соседних элементарных ячейках) вокруг данной молекулы. Наконец, все сгенерированные наборы координат преобразуются в исходную ортогональную систему координат Ангстремса с использованием размеров ячеек. Например, если пространственная группа данной записи такова, что она имеет четыре эквивалентных точки [включая исходную (x, y, z)], и каждая из эквивалентных точек может привести к набору 3 × 3 × 3 (= 27) соседних молекул, что приведет к генерации 4 × 27 (= 108) наборов координат.Мы сопоставили наши результаты с результатами, приведенными на сервере PQS (Henrick and Thornton, 1998), и результаты оказались абсолютно согласованными. Было проанализировано взаимодействие между полярными атомами основной цепи предполагаемых изолированных E-цепей в исходном наборе координат и соседними копиями в кристаллической решетке. Кроме того, если кристаллическая структура имеет более одной молекулы в асимметричной единице, также анализировалось взаимодействие между предполагаемой изолированной E-цепью и другой молекулой (молекулами), присутствующей в асимметричной единице.

Результаты и обсуждение

Набор данных из 250 белков был исследован для идентификации различных структурных элементов, а именно α- и 3 10 -спиралей, изолированных E-цепей, краевых и внутренних β-цепей и петель, в результате чего было получено 6030 сегментов, состоящих из 48 848 аминокислотных остатков. Результаты поиска представлены в таблице I. Более половины идентифицированных сегментов (56%) и 61% (N = 29 991) остатков попадают под хорошо узнаваемые вторичные структурные элементы, α-спирали (N = 1483) и β-листы [край (β E ) + внутренние β-тяжи (β B ), N = 1894] и около 33% (N = 1960) сегментов, состоящих из 15 422 остатков, классифицируются как петли.Основная часть остальной части состоит из 518 сегментов изолированных E-цепей (E I ), которые являются предметом данной статьи. Пятьдесят шесть сегментов были идентифицированы как сходные с полипролиновыми спиралями типа II (PPII), изученными Есиповой и соавторами (Adzhubei et al., 1987a-c; Vlasov et al., 2001). Результаты, полученные в результате анализа распределения длин этих сегментов, показывают, что α-спиральные области и β-листы, образующие β-тяжи (нити β E + β B ), как правило, образуют более длинные сегменты, чем E I или PPII.Α-спирали имеют среднюю длину 11,7 остатков (на сегмент) (Barlow and Thornton, 1988; Kumar and Bansal, 1998), в то время как цепи β E и β B имеют среднюю длину 6,3 и 7,4 соответственно ( Штернберг и Торнтон, 1977). Напротив, другие регулярные структуры, такие как спирали 3 10 (Рамакришнан и Соман, 1982), E I и нити PPII (Соман и Рамакришнан, 1983, 1986; Аджубей и др., 1987a – c; Аджубей и др.) Штернберг, 1993; Власов и др., 2001), как правило, короче со средней длиной 4–5 остатков на сегмент. Также наблюдается, что сегменты нерегулярных областей в белках, называемые петлями, имеют тенденцию быть длинными со средней длиной, близкой к восьми остаткам на сегмент (Martin et al., 1995). Таблица I также дает пик распределения длин для каждого типа структуры и процент примеров, представленных пиком. Можно видеть, что пик распределения длин приходится на четыре остатка на сегмент для большинства структур, за исключением только α-спиралей и внутренних β-цепей.В случае α-спиралей, хотя пик приходится на 10 остатков на сегмент, процент примеров, представленных пиком, очень мал (~ 8%). Эти факты указывают на то, что короткие сегменты регулярных структур повсеместно встречаются в белках.

518 сегментов изолированных E-цепей, идентифицированных из набора данных, содержат в общей сложности 2564 аминокислотных остатка. Длина этих сегментов варьируется от четырех до 14 остатков на сегмент. Было обнаружено, что около 51% этих сегментов имеют длину всего четыре остатка, что подтверждает более раннее наблюдение Soman и Ramakrishnan (1986) о том, что сегменты E I в белковых структурах часто бывают короткими.Один из самых длинных примеров цепей E I существует в структуре грибковой пероксидазы (код PDB = 1arp, 330–343) (Kunishima et al., 1994), показанной на рисунке 1, которая имеет длину 14 остатков. .

Сравнение длин нитей E I с другими удлиненными сегментами, нитями β E и β B и петлями, показано на рисунке 2. Можно видеть, что тенденция к более короткой сегменты для изолированных E-нитей и краевых β-нитей, а также петли, что показано постепенным снижением доли сегментов, заполняющих ячейки, соответствующие более длинным сегментам.С другой стороны, пик для внутренних β-цепей приходится на шесть остатков, что согласуется с результатами Штернберга и Торнтона (Sternberg and Thornton, 1977).

Склонность аминокислотных остатков находиться в различных протяженных сегментах и ​​петлях

Склонность 20 аминокислотных остатков к появлению в различных типах протяженных сегментов и петель была рассчитана для того, чтобы оценить предпочтения, проявляемые отдельными остатками для конкретных типов структур.Склонности были рассчитаны с использованием стандартного подхода Чоу – Фасмана (Chou and Fasman, 1974). Результаты представлены в таблице II. Можно видеть, что в целом гидрофобные остатки предпочтительнее полярных остатков во всех трех удлиненных сегментах, цепях E I , β E или β B . Широко известно, что β-разветвленные остатки, такие как Val, Ile и Thr, демонстрируют высокую склонность встречаться в β-листах (Chou and Fasman, 1974; Lifson and Sander, 1979; Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995). Интересно, что предпочтение остатков в цепях E I также отражает аналогичные характеристики. Это сильно подтверждает более ранние сообщения (Swindells et al., 1995) о том, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями аминокислотных остатков (Dinner et al., 1999). Напротив, как хорошо известно, петли предпочитают полярные остатки.

Одна интересная особенность, наблюдаемая из предрасположенности аминокислот, показанной в Таблице II, заключается в том, что пролиловые остатки обнаруживают очень высокое предпочтение в изолированных E-цепях, которые являются общими только для цепей PPII, и в этом случае причина очевидна.

Предпочтение пролинов в прядях E

I

Повышенное предпочтение пролина в цепях E I привело нас к исследованию существования цепей полипролина типа II (PPII) (Soman and Ramakrishnan, 1983; Adzhubei et al., 1987a-c; Ananthanarayanan et al., 1987). ; Adzhubei, Sternberg, 1993; Stapley, Creamer, 1999; Vlasov et al., 2001), которые напоминают цепи E I тем, что участвующие остатки первых также обладают протяженной конформацией.Области PPII распознавались как непрерывный участок значений (ϕ, ψ) в области полипролина (см. Материалы и методы) и не зависели от наличия или отсутствия пролина. В результате поиска было найдено всего 56 примеров цепей PPII. Когда нити PPII были исключены из набора данных, было обнаружено, что они представляют лишь очень небольшую часть расширенных сегментов. Пересчитанные значения предрасположенности, показанные в Таблице II, после удаления таких цепей все еще показывают поразительное предпочтение пролину переходить в цепи E I по сравнению с выровненными β-цепями.

Около 42% (N = 216) из 518 сегментов, классифицированных как цепи E I , содержат по крайней мере один остаток пролина в своей последовательности. Кроме того, эти остатки пролина вкраплены в последовательность без особого предпочтения какого-либо конкретного положения в последовательности. Эти наблюдения приводят к двум взаимосвязанным особенностям, которые можно рассматривать как причину высокого предпочтения пролина в цепях E I . Во-первых, отсутствие амидного водорода в основной цепи пролина делает его неподходящим кандидатом для включения в какие-либо стандартные вторичные структуры, в которых водородные связи основной цепи играют решающую роль, например, в α-спиралях и β-листах (Richardson and Richardson , 1988; Аврора, Роуз, 1998; Гунасекаран и др., 1998). Во-вторых, пролин обладает внутренним свойством влиять на скручивающие углы основной цепи остатка, предшествующего ему, чтобы принять расширенную конформацию (Gibrat et al., 1991; MacArthur and Thornton, 1991; Hurley et al., 1992). Эти уникальные характеристики пролина, по-видимому, являются причиной его предпочтительного присутствия в цепях E I , чем в цепях β E или β B .

Сравнение вероятностей возникновения между различными видами сегментов

Поскольку нити E I не являются частью β-листов, алгоритмы распознавания вторичной структуры обычно классифицируют их как петли.Таким образом, чтобы оценить их взаимосвязь с нитями и петлями PPII, β E и β B , мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона (значение P) (Minor and Kim, 1994a) между различными парами склонностей к аминокислотам. Значение P было рассчитано с использованием уравнения

P 2 = {Σ (x i — x av ) (y i — y av ) / [Σ (x i — x av ) 2 Σ (y i — y av ) 2 ] ½ } 2

где пары x i и y i соответствуют аминокислотным склонностям; i представляет собой индекс суммирования и представляет собой количество рассматриваемых типов аминокислот, а x av и y av представляют средние значения x и y, соответственно.Значения P перечислены в Таблице III. Чтобы избежать смещения, создаваемого двумя особыми остатками, очень гибким Gly и жестким Pro, они были исключены из набора данных, а коэффициенты были пересчитаны (Swindells et al., 1995). Графики, описывающие эти корреляции, показаны на рисунке 3. Поскольку у нас достаточно большое количество остатков в нашем наборе данных, ожидается, что на надежность значений предрасположенности не повлияет исключение пролиловых и глицильных остатков из расчетов.

Из таблицы III можно видеть, что цепи E I , по-видимому, показывают очень хорошую корреляцию с цепями PPII (P = 0,80). Однако из значений предрасположенности, представленных в таблице II, можно увидеть, что тенденции предпочтения аминокислот не очень похожи. Было обнаружено, что высокая корреляция, показанная в Таблице III для этой пары, связана с очень высокими значениями предрасположенности к Pro. При удалении этого остатка (а также Gly для однородности с другими парами) из расчета коэффициента корреляции значение резко упало до P = –0.08 (показано на рисунке 3). С другой стороны, корреляция между E I и любой из выровненных β-нитей (β E или β B ) улучшается при удалении Pro и Gly. Из низкого значения P (P = 0,43 для β E и P = 0,28 для β B с нитями E I ), когда включены Pro и Gly, цепи E I показывают хорошую корреляцию как с β E (P = 0,73) и β B (P = 0,72) нити. Одновременная хорошая корреляция между E I и β E и E I и β B неудивительна, поскольку из таблицы III видно, что существует чрезвычайно высокая корреляция (P = 0.92) между нитями β E и β B . Более того, эта высокая корреляция не меняется при удалении остатков Gly и Pro (данные не показаны). Это показывает, что нити E I аналогичны цепям β E или β B , за исключением повышенного предпочтения Pro в цепях E I . В отличие от более раннего случая (между нитями E I и PPII), где Pro усилил корреляцию, в последнем случае корреляция между E I и β E или β B был скрыт из-за повышенного предпочтения Pro в нитях E I .

С другой стороны, нити E I показывают отрицательную корреляцию (P = –0,09) с сегментами петель. Не похоже, чтобы это значение сильно изменилось даже после удаления Gly и Pro (P = –0,29). Тот факт, что предпочтения остатков цепей E I демонстрируют сильную корреляцию с цепями β E и β B и одновременно показывают отрицательную корреляцию с петлями (точно так же, как β E и β Нити B ; данные не показаны) побуждает нас предположить, что нити E I напоминают β-лист, образующий β-нити, с точки зрения предпочтений остатков (за исключением Pro) и структуры.

Сравнение склонностей с другими весами

Поскольку приведенное выше обсуждение приводит нас к выводу, что цепи E I аналогичны другим выровненным β-цепям, на уровне предпочтений по остаткам (за исключением Pro) мы сравнили наши склонности с другими шкалами, описанными в литературе. , например, Финкельштейном (Finkelstein, 1995). Поскольку все экспериментальные шкалы были получены в результате исследований хозяин-гость путем измерения ΔΔG для замены одного остатка другим, результаты представлены в шкале относительно одного из аминокислотных остатков, обычно аланина или глицина.Кроме того, большинство этих шкал также дают ненормальное значение ΔΔG для пролина. По этим причинам мы исключили все три остатка из наших расчетов.

Склонности различных аминокислот к цепям E I лучше всего коррелируют со склонностями к β-слоям, полученными Майнором и Кимом (Майнор и Ким, 1994b) (P = 0,75). Сравнение склонностей показано на рисунке 4. Те же авторы также продемонстрировали контекстную зависимость предпочтений аминокислот, анализируя краевые и внутренние позиции (Minor and Kim, 1994a, 1996), но наши склонности показывают только очень слабую корреляцию с этой шкалой ( Р = 0.26). Мы также сравнили наши данные с двумя другими шкалами (Kim and Berg, 1993; Smith et al., 1994), но обе показали очень низкие корреляции –0,53 и –0,20, соответственно.

Две теоретически выведенные шкалы, которые описывают внутреннюю склонность аминокислоты принимать определенную структуру (Munoz and Serrano, 1994; Swindells et al., 1995), также использовались для сравнения склонностей, которые мы вывели для E I прядей. Наши результаты хорошо согласуются со склонностью к «B / Coil» Свинделлса и др.с P = 0,72 (показано на рисунке 4), тогда как он показал низкую корреляцию с таковой Муньоса и Серрано (P = 0,46).

Доступность изолированных удлиненных сегментов

Степень доступности растворителя для изолированной протяженной цепи рассчитывалась как отношение ее общей доступной площади поверхности (ASA) (Lee and Richards, 1971), которая встречается в белке, к сумме ASA каждого из составляющих остатков. как это происходит в расширенной конформации (Miller et al., 1987). Наблюдается, что немногим более 90% из 518 сегментов цепей β I имеют доступность в диапазоне 0–50%, а около 27% — в диапазоне 30–40%. Лишь очень немногие сегменты (13,5%) имеют низкую доступность (<10%), что указывает на то, что большая часть нитей E I имеет тенденцию подвергаться воздействию растворителя.

В попытке сравнить профили доступности нитей E I как с традиционными (выровненными) β-нитями, так и с петлями, на рисунке 5 показано сравнение профилей каждого из этих сегментов.Сразу видно, что большинство выровненных сегментов β-нити имеют очень низкие значения доступности. Около 55% сегментов имеют доступность в диапазоне 0–10%, при этом население через последовательные промежутки времени постепенно сокращается. Это также можно увидеть на вставке к рисунку 5, где показана совокупная частота по отношению к интервалам доступности, где кривая, соответствующая выровненным β-нитям, довольно быстро выходит на плато.

С другой стороны, поведение петель очень похоже на поведение нитей E I .Пики частотного распределения (25,3% петель) для этих двух видов сегментов практически совпадают, в интервале от 30 до 40%. Небольшое отличие состоит в том, что распределение доступности для петель распространяется на следующий интервал между 40 и 50%, а также около 24% сегментов петли. Тем не менее, кривые кумулятивных частот этих двух сегментов (показанные на вставке) почти совпадают, указывая на то, что цепи E I так же обнажены, как и петли в белковых структурах.

Из аминокислотных предпочтений цепей E I мы видим, что большинство предпочтительных остатков неполярны по природе. Однако мы также видим, что эти сегменты нитей E I подвергаются воздействию растворителя, как и петли. Чтобы разрешить эту дихотомию, мы проанализировали доступность боковых цепей неполярных остатков как в цепях, так и в петлях E I . Результаты показаны на рисунке 6. Можно видеть, что поведение неполярных боковых цепей почти идентично в обоих этих типах сегментов.Около 45% неполярных боковых цепей цепей E I скрыто от растворителя, указанного первым пиком на рисунке 6, что указывает на то, что высокая доступность обеспечивается полярными боковыми цепями и атомами основной цепи.

Сегменты, фланкирующие изолированные цепи E в белковых структурах

Структурная среда нитей E I была проанализирована путем выявления первого появления вторичного структурного элемента до и после этих сегментов.Мы искали образцы формы S a XXX – E I цепи – XXXS b , где S соответствует остатку в одной из вторичных структур, а X — остаток, который может быть частью регулярной вторичной структуры. или петля. Таблица IV показывает частоты встречаемости различных вторичных структурных сегментов в положениях S a и S b в непосредственной близости от изолированных E-цепей.

Один из вопросов, который можно задать о нитях E I , заключается в том, являются ли эти сегменты продолжением выровненных β-нитей, у которых нет соседнего сегмента, который нужно регистрировать.Из таблицы IV видно, что таких примеров очень мало. Существует всего 71 пример цепей E I , которые могут быть N-концевыми удлинениями выровненных β-цепей, и 83 примера C-концевых удлинений. Около 25% (N = 128) сегментов E I фланкированы α-спиралями на N-конце и около 26% (N = 133) на C-конце. Напротив, большинство примеров нитей E I фланкированы сегментами петель с одной или обеих сторон. Около 38% (N = 197) примеров имеют сегмент петли на N-концевой стороне, а 34% (N = 178) имеют аналогичную структуру на C-концевой стороне.Также есть 82 примера, где они окаймлены петлями с обеих сторон.

Следовательно, кажется, что протяженность протяженных конформаций — лучший тип структуры, обеспечивающий максимальное расстояние от конца до конца для данного количества остатков. Эти нити E I могут дополнять длинные петли, соединяющие вторичные структурные элементы, которые пространственно хорошо разделены.

Водородные связи с группами основной цепи цепей E

I

Поскольку пряди E I не являются частью β-листов, в них отсутствует лестница периодических водородных связей, которая характерна для β-листов.Следовательно, карбонилы и амиды основной цепи изолированных E-цепей должны быть удовлетворены водородными связями от других атомов белка или растворителя. 2564 остатка, участвующие в цепях E I , анализировали на водородные связи с полярными группами их основной цепи или от них. Из 2564 остатков 263 были остатками пролина, и только карбонильный кислород был доступен в качестве акцептора водородных связей. Из них только 94 образца были связаны водородными связями, а остальные 169 — нет. Среди примеров непролила 2301 у нас есть четыре возможности: остаток может быть связан водородной связью через амидный азот, карбонильный кислород, оба или ни один из них.Было обнаружено, что 380 примеров были связаны водородными связями через амидный азот, 391 — через карбонильный кислород и 656 — через оба, и 874 образца не имели водородных связей с полярными группами основной цепи.

Сверху видно, что около 41% из 2564 остатков в цепях E I не связаны водородными связями. Учитывая открытую для растворителя природу этих сегментов, потенциал водородных связей этих полярных групп может быть удовлетворен через окружающие молекулы воды.

Взаимодействие нитей E

I с соседними молекулами в кристаллах

Кристаллографические симметричные молекулы всех белковых структур в нашем наборе данных с хотя бы одной потенциально изолированной E-цепью были созданы, как указано в разделе «Материалы и методы».Мы исследовали взаимодействие нитей E I со всеми соседними молекулами в кристаллической решетке. В случаях с более чем одной молекулой в асимметричном звене также изучалось взаимодействие между цепью E I и другими цепями в асимметричном звене.

Из 518 предполагаемых изолированных E-цепей, идентифицированных в нашем анализе, только 34 вовлечены в какое-либо заметное взаимодействие с соседними молекулами в кристаллах. По крайней мере, две водородные связи с участием карбонила или амида основной цепи в цепях и полярных группах соседних молекул могут быть идентифицированы в этих 34 примерах.Восемнадцать из этих примеров являются результатом взаимодействия двух молекул в асимметричной единице кристаллической структуры. Некоторые из этих примеров соответствуют образованию β-листов с β-нитями, происходящими из различных третичных структур, таких как структура лектина гороха. Другие примеры соответствуют взаимодействиям между карбонилом или амидом основной цепи в цепи с полярными атомами боковой цепи из соседней молекулы.

На основании этих наблюдений становится ясно, что 484 (= 518-34) E-цепей в наборе данных, которые считаются изолированными при рассмотрении копии третичной структуры, остаются изолированными, даже если рассматривать соседние молекулы в кристаллах.

Консервация цепей E

I в семействах гомологичных белков

Чтобы оценить степень консервативности цепей E I в гомологичных белках, был проведен анализ базы данных семейств выровненных гомологичных белковых структур (HOMSTRAD) (Mizuguchi et al., 1998). Рассматривая 97 семейств базы данных, в которых было более трех членов, одна структура из каждого семейства была выбрана случайным образом для работы в качестве эталонной структуры.Выделенные цепи E I , присутствующие в этой структуре, были идентифицированы, и их индекс консервации был рассчитан среди членов этого семейства. Индекс консервации (I) цепи E I из эталонной структуры был рассчитан как процентное соотношение количества членов семейства, в котором не менее 90% длины сегмента из эталонной структуры структурно сохраняется до общего числа членов в этой семье. Результаты показаны на Рисунке 7.Можно видеть, что около 41% из 290 проанализированных примеров цепей E I являются консервативными с очень высоким значением индекса (в диапазоне от 60 до 100%). Однако большинство образцов имеют низкие показатели сохранности. Таким образом, данные, по-видимому, предполагают, что эти сегменты действительно изменчивы по структуре, напоминая петлевые сегменты белков.

Выводы

Изолированные цепи E обычно встречаются в белках. Несмотря на отсутствие регулярных партнеров по водородным связям, они, по-видимому, образуют стабильные участки, которые потенциально стабилизируются окружающими молекулами воды и боковыми цепями полярных остатков в белке.Также было показано, что почти все эти изолированные E-цепи остаются изолированными даже в контексте четвертичной структуры и взаимодействия белковой молекулы с соседними копиями в кристаллической решетке. Что касается предпочтений остатков, за исключением обилия пролина, они демонстрируют хорошее сходство с β-цепями (которые являются частью листов), подтверждая тот факт, что образование цепей определяется внутренними предпочтениями определенных типов остатков. С другой стороны, у них есть другие характеристики, аналогичные петлям.Кажется, что они подвергаются воздействию растворителя так же, как и петли, и гидрофобные группы, присутствующие в этих цепях, ведут себя аналогично таковым в петлях, будучи скрытыми от растворителя. Эти протяженные структуры, по-видимому, дополняют петли, эффективно преодолевая большие расстояния в белке с минимальным количеством остатков. Наконец, эти наблюдения показывают, что изолированные E-цепи обладают индивидуальным существованием, и его характеристики частично совпадают с характеристиками β-листов, образующих β-тяжи, а частично — с петлями.

Благодарность

Один из нас (Н.С.) получил поддержку старшего научного сотрудника Wellcome Trust, Лондон.

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков.Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 1. Репрезентативный пример из набора данных для одного из самых длинных изолированных сегментов E-цепи длиной 14 остатков от грибковой пероксидазы (pdb = 1arp, 330–343). Все изолированные E-цепи в белке показаны полосатыми стрелками, а начало и конец этих цепей отмечены номерами их остатков. Этот рисунок был подготовлен с помощью SETOR (Evans, 1993).

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B .Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 2. Распределение длин отрезков, представляющих нити E I , нити и петли β E и β B . Постепенное уменьшение частот появления более длинных сегментов E , I , β , E и петель контрастирует с пиком сегментов β B в ячейке, представляющей шесть остатков.

Рис. 3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Фиг.3. Попарное сравнение склонностей различных аминокислотных остатков к появлению в протяженных сегментах и ​​петлях. Горизонтальная ось представляет нити E I , а вертикальная ось представляет указанный сегмент. Точки представлены в виде однобуквенного кода аминокислот. Склонности некоторых аминокислот, отличных от Gly и Pro, не показаны здесь или на Рисунке 4, поскольку мы не можем найти соответствующие данные в литературе.

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе.Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 4. Попарное сравнение предрасположенности аминокислотных остатков к появлению в цепях E I с двумя шкалами, указанными в литературе. Верхняя панель показывает сравнение со шкалой Minor и Kim (Minor and Kim, 1994a), а нижняя панель показывает, что Swindells et al. (Swindells et al., 1995).

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса). На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 5. Распределение средней доступности (%) β B (левая полоса), E I (средняя полоса) и сегментов петли (правая полоса).На вставке показаны совокупные частоты β B (кружки), E I (квадраты) и петель (треугольники) в зависимости от средней доступности сегментов. Сходство тенденций между E I и петлевыми сегментами очевидно.

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 6. Распределение доступности боковых цепей неполярных остатков, участвующих в цепях E I (левая полоса) и петлях (правая полоса).

Рис. 7. Распределение индекса консервации изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Рис. 7. Распределение индекса консервативности изолированных E-цепей (E I ) в семействах гомологичных белков.

Таблица I.

Степень присутствия различных вторичных структурных сегментов в используемом наборе данных

3 10 ‐Helix

Количество сегментов No.остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длин% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4 8,4119 630 5,3 4 41,2
Изолированная E-прядь518 2564 5.0 4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь
Кромка β-прядь 9045 23,9
Внутренняя β-прядь791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7.9 4 24,0

9045 4,3 454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 4 76,8

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11,7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5.3 4 41,2
Изолированная спираль E 518 2564 5,0 4 50,8
Полипролиновая спираль
Краевая β-прядь 1103 6892 6,3 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7.4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15422 7,9 4 24,0

Таблица I.

Степень присутствия различных структурных сегментов набора данных

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент петли 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

9045 5,0

.3

Количество сегментов Количество задействованных остатков Средняя длина сегментов Пик распределения длины% сегментов на пике
α ‐ Helix 1483 17277 11.7 10 8,4
3 10 ‐Helix 119 630 5,3 4 41,2
Изолированная цепь E-3 4

4 50,8
Полипролиновая спираль 56 241 4,3 4 76,8
Кромка β-прядь 1103 4 23,9
Внутренняя β-прядь 791 5822 7,4 6 19,0
Сегмент контура 1960 15454 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 24,0

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица II.

Склонность аминокислотных остатков к появлению в различных расширенных сегментах и ​​петлях

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Остаток Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Краевая β-цепь Внутренняя β-цепь 904 Сегмент петли

Ала 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Val 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

helnd3

helnd3 9045 Изолированная полоса 9045 E-образная полоса

9045 Polyp

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045

9045 1 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

903 9045 9045 9045 2,29

9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

9045 9045 9045 1,47 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045 9045

Residue Внутренняя β-прядь Сегмент петли
Ala 0.74 1,77 0,73 0,84 0,74
Arg 1,02 0,41 1,00 0,81 0,94
1,36
Asp 0,78 1,09 0,61 0,66 1,32
Cys 1.27 1,63 1,12 1,17 1,13
Gln 0,94 0,58 0,81 0,84 0,85
0,86
Gly 0,37 0,20 0,45 0,54 1,73
His 0.92 0,40 1,02 0,96 1,04
Иль 1,18 0,39 1,42 1,67 0,67
0,63
Lys 0,98 0,62 0,85 0,83 0,93
Met 1.01 0,89 1,07 1,27 0,57
Phe 1,18 1,04 1,29 1,29 0,81 1,36
Ser 0,96 0,68 0,94 0,93 1,24
Thr 1.23 0,60 1,36 1,19 1,07
Trp 0,90 0,56 1,47 1,22 0,80
0,88
Вал 1,25 0,47 1,68 1,72 0,66

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица III.

Коэффициенты корреляции между парами склонностей аминокислотных остатков встречаться в различных расширенных сегментах и ​​петлях

Петли

-903 9045 9045 9045 Внутренняя 9045 1,00

Изолированная E-цепь Спираль полипролинового типа Edge β-strand Внутренняя β-цепь
Изолированная спираль E 1,00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1.00 -0,06 –0,17 0,23
Кромка β-прядь 1.00 0.92 –0.60
–0,67
Петли 1,00

E ‐ Strand 9045 ‐Пряд

9045

Изолированная спираль E ‐ Strand 9045 Полимер Петли
Изолированный E ‐ прядь 1.00 0,80 0,43 0,28 –0,09
Спираль полипролинового типа 1,00 -0,06 –0,17

-0,06 –0,17

0,23 9045 9045 β-прядь 9045 9045

1,00 0,92 –0,60
Внутренняя β-прядь 1,00 –0,67
0

Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 17453 9045 1 9045 1 9045 1 9045

12 82 197
Итого (последующие) 133 9 49 9 58 25 178 Таблица IV.

Частота встречаемости структурных элементов в позициях S a и S b по обе стороны от цепи E I , полученная с помощью поисковых шаблонов формы S a XXX – E I –XXXS b

9045 2

9045

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированная E ‐ прядь Полипролиновая спираль типа

Polyproline

Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущие)
α-Helix 49 6 10 3 9 10 9045 3 128453

128453 9045 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная E-цепь 12 1 8 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 9045 1 8
Ребро β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42
6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 17 1 27 12 Всего (последующие)133 9 49 9 58 25 178 9 0454

E ‐ helix

9045 -Цепь

9045

S b S a
α ‐ Helix 3 10 ‐Helix Изолированный E ‐ helix Тип Внутренняя β-прядь Петли Итого (предыдущая)
α-Helix 49 6 10 3 9
3 10 ‐Helix 1 0 3 1 1 0 3 9
Изолированная цепь E453 2 8 1 16 48
Спираль полипролинового типа 4 0 0 9045 4

1 1 0 2 8
Краевая β-прядь 6 1 5 1 8 2 19 42454 Внутренняя β-прядь 4 0 6 0 4 0 15 29
Петли 57 1 9045 9045 1 9045 9045 1 9045

12 82 197
Всего (последующие) 133 9 49 9 58 25 178
05

Аджубей, А.А. и Штернберг, M.J.E. (

1993

)

J. Mol. Биол.

,

229

,

472

–493.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

32

,

159

–162

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

J. Biomol. Struct. Дин.

,

5

,

689

–704.

Аджубей А.А., Эйзенменгер Ф., Туманян В.Г., Зинке М., Бродзинский С. и Есипова Н. (

1987

)

Biochem. Биофиз. Res. Commun.

,

146

,

934

–938.

Анантанараянан, В.С., Соман, К.В. и Рамакришнан, С. (

1987

)

J. Mol. Биол.

,

198

,

705

–709.

Аврора, Р. и Роуз, Г. (

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

21

–38

Baker, E.Н. и Хаббард Р. (

1984

)

Прог. Биофиз. Мол. Биол.

,

44

,

97

–179.

Барлоу, Д.Дж. и Thornton, J.M. (

1988

)

J. Mol. Биол.

,

201

,

601

–619.

Берман, Х.М., Вестбрук, Дж., Фенг, З., Гиллиланд, Дж., Бхат, Т.Н., Вайссиг, Х., Шиндялов, И.Н. и Bourne, P.E. (

2000

)

Nucleic Acids Res.

,

28

,

235

–242.

Bernstein, F.C., Koetzle, T.Ф., Уильямс, Дж. Дж. Б., Мейер, Э. Ф., мл., Брайс, М. Д., Роджерс, Дж. Р., Кеннард, О., Шиманоути, Т. и Тасуми М. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

112

,

535

–542.

Chothia, C. (

1976

)

J. Mol. Биол.

,

105

,

1

–14.

Chou, P.Y. и Фасман, Г.Д. (

1974

)

Биохимия

,

13

,

211

–222.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1992

)

Proc.Natl Acad. Sci. США

,

89

,

5937

–5941.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1994

)

Белки

,

19

,

85

–97.

Creamer, T.P. и Роуз, Г. (

1995

)

Protein Sci.

,

4

,

1305

–1314.

Ужин, А.Р., Лазардис, Т. и Карплюс М. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9068

–9073.

Evans, S.V.(

1993

)

J. Mol. График.

,

11

,

134

–138.

Финкельштейн, А.В. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

207

–209.

Гибрат, Дж. Ф., Робсон, Б. и Гарнье, Дж. (

1991

)

Биохимия

,

30

,

1578

–1586.

Гунасекаран, К., Нагараджарам, Х.А., Рамакришнан, К. и Баларам, П. (

1998

)

J. Mol. Биол.

,

275

,

917

–932.

Хенрик К. и Торнтон Дж. М. (

1998

)

Trends Biochem. Sci.

,

23

,

358

–361.

Херли, Дж. Х., Мейсон, Д. А. и Мэтьюз, Б.В. (

1992

)

Биополимеры

,

32

,

1443

–1446.

Kabsch, W. и Сандер, С. (

1983

)

Биополимеры

,

22

,

2577

–2637.

Ким, C.A. и Берг, Дж. (

1993

)

Nature

,

362

,

267

–270.

Кумар, С. и Бансал, М. (

1998

)

Biophys. J.

,

75

,

1935

–1944.

Кунисима, Н., Фукуяма, К., Мацубара, Х., Хатанака, Х., Сибано, Ю. и Амачи Т. (

1994

)

J. Mol. Биол.

,

235

,

331

–344.

Ли, Б. и Ричардс Ф. (

1971

)

J. Mol. Биол.

,

55

,

379

–400.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1979

)

Nature

,

282

,

109

–111.

Лифсон, С. и Сандер, С. (

1980

)

J. Mol. Биол.

,

139

,

627

–639.

MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1991

)

J. Mol. Биол.

,

218

,

397

–412.

Мартин А.С.Р., Тода К., Стирк Х.Дж. и Thornton, J.M. (

1995

)

Protein Eng.

,

8

,

1093

–1101.

Миллер С., Джанин Дж., Леск А.М. и Chothia, C. (

1987

)

Дж.Мол. Биол.

,

196

,

641

–656.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

371

,

264

–267.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1994

)

Nature

,

367

,

660

–663.

Минор, Д.Л., младший и Ким, П.С. (

1996

)

Nature

,

380

,

730

–734.

Мидзугути, К., Дин, К.М., Бланделл, Т.Л. и Оверингтон Дж.(

1998

)

Protein Sci.

,

7

,

2469

–2471.

Муньос, В. и Серрано, Л. (

1994

)

Белки

,

20

,

301

–311.

Отзен Д.Э. и Фершт А. (

1995

)

Биохимия

,

34

,

5718

–5724.

Оверингтон, Дж., Джонсон, М.С., Сали, А. и Бланделл Т.Л. (

1990

)

Proc. R. Soc. Лондон, сер. B

,

241

,

132

–145.

Полинг, Л. и Кори, Р. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

251

–256.

Полинг, Л., Кори, Р. и Брэнсон, Х. (

1951

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

37

,

205

–211.

Presta, L.G. и Роуз, Г. (

1988

)

Science

,

240

,

1632

–1641.

Рамакришнан, С. и Зоман К.В. (

1982

)

Внутр.J. Pept. Protein Res.

,

20

,

218

–237.

Ричардсон, Дж. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1988

)

Science

,

240

,

1648

–1652.

Ричардсон, Дж. С., Гетцофф, Э. и Ричардсон, округ Колумбия. (

1978

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

75

,

2574

–2578.

Rose, G.D. и Вольфенден Р. (

1993

)

Анну. Rev. Biophys Biomol. Struct.

,

22

,

381

–415.

Смит, С.К. и Риган, Л. (

1995

)

Science

,

270

,

980

–982.

Смит, К. К., Витка, Дж. М. и Риган, Л. (

1994

)

Биохимия

,

33

,

5510

–5517.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1983

)

J. Mol. Биол.

,

170

,

1045

–1048.

Soman, K.V. и Рамакришнан, С. (

1986

)

Внутр. J. Biol. Макромол.

,

8

,

89

–95.

Стэпли, Б.Дж. и Creamer, T.P. (

1999

)

Protein Sci.

,

8

,

587

–595.

Стэпли, Б.Дж. и Дойг, А.Дж. (

1997

)

J. Mol. Биол.

,

272

,

456

–464.

Штернберг, M.J.E. и Thornton, J.M. (

1977

)

J. Mol. Биол.

,

110

,

285

–296.

Стикл, Д.Ф., Преста, Л.Г., Дилл, К.А. и Роуз, Г. (

1992

)

J. Mol.Биол.

,

226

,

1143

–1159.

улица, А.Г. и Мэйо, С. (

1999

)

Proc. Natl Acad. Sci. США

,

96

,

9074

–9076.

Swindells, MB, MacArthur, M.W. и Thornton, J.M. (

1995

)

Нац. Struct. Биол.

,

2

,

596

–603.

Венкатачалам, C.M. (

1968

)

Биополимеры

,

6

,

1425

–1436.

Власов П.К., Килосанидзе Г.Т., Украинская Д.Л., Кузьмин А.В., Туманян В.Г. и Есипова Н. (

2001

)

Биофизика (Москва, англ. Ред.)

46

,

573

–576.

Воутерс, М.А. и Curmi, P.M.G. (

1995

)

Белки

,

22

,

119

–131.

Критерии проектирования непрерывности расширенных нитей

ТЕМА: Критерии проектирования непрерывности расширенных нитей


Этот проектный меморандум определяет политику WSDOT в отношении использования удлиненных прядей и перекладин на промежуточных опорах мостов с предварительно напряженными балками.Статья 5.1.3D-3 WSDOT BDM определяет требования к количеству удлиненных нижних прядей предварительного напряжения на промежуточных опорах, чтобы выдерживать нагрузки от эффектов ползучести, усадки и положительных сейсмических моментов.

Для всех мостов с предварительно напряженными балками с фиксированными диафрагмами на промежуточных опорах важна непрерывность протяженных прядей. Непрерывность прядей может быть достигнута путем прямого перекрытия вытянутых прядей, как показано на Рисунке 1, за счет использования стяжек прядей, как показано на Рисунке 2, использования стяжек поперечных балок, как показано на Рисунке 3, вместе со стяжками прядей, или сочетанием всех три метода.Следующие методы в порядке иерархии должны использоваться для всех сборных балок для создания непрерывности протяженных прядей:

    Метод 1:

    Прямое перекрытие вытянутых прядей должно использоваться на промежуточных опорах без какой-либо угловой точки из-за горизонтальной кривизны и для любой ширины поперечины. Это предпочтительный метод достижения непрерывности прядей. Когда требуется большое количество вытянутых прядей, следует учитывать скопление арматуры и возможность установки балок.В этих случаях стяжки для прядей могут использоваться в сочетании с удлиненными прядями.

    Метод 2:

    Прямоугольные стяжки должны использоваться на промежуточных опорах с угловой точкой балки из-за горизонтальной кривизны, где удлиненные пряди не параллельны и могут пересекаться во время установки балки. Ширина перекладины должна быть больше или равна 6 футов, измеренная по перекосу. Желательно, чтобы стяжные стяжки использовались для всех удлиненных прядей, однако, если область становится слишком перегруженной для размещения арматуры и уплотнения бетона, дополнительные силы могут передаваться стяжками поперечины до максимального предела, указанного в уравнении (1) ниже.

    Метод 3:

    Для поперечных балок шириной менее 6 и угловой точкой фермы из-за горизонтальной кривизны должны использоваться стяжки, если между удлиненной прядью и стяжкой прядей может быть обеспечено не менее 8 перехлестов. В этом случае стяжка считается полностью действующей. В случаях, когда обеспечивается менее 8 нахлестов, эффективность стяжки прядей должна быть уменьшена пропорционально уменьшению нахлеста. Все дополнительные силы, не воспринимаемые стяжками прядей, должны восприниматься стяжками поперечной балки до максимального предела, указанного в уравнении (1) ниже.Если этот предел превышен, геометрия ширины перекладины должна быть увеличена, чтобы обеспечить достаточный нахлест для стяжек прядей.

Площадь поперечных стяжек, считающихся эффективными для развития стяжек в нижней перекладине, не должна превышать:

(1)

Где:

А пс Площадь
завязки прядей, ин 2

n s Номер
удлиненных прядей, соединенных стяжками прядей и перекладин

f py Предел текучести расширенный
прядей, тыс. фунтов на квадратный дюйм

f ye Ожидаемый предел текучести
армирование, тыс. фунтов

Две трети A s должны быть размещены непосредственно под балкой и
оставшаяся часть A s должна быть размещена за пределами ширины нижнего фланца.
как показано на рисунке 3.

Размер стяжек должен быть таким же, как у
удлиненные пряди и должны быть размещены на том же уровне и в непосредственной близости от
удлиненные пряди.


Фон:

Удлиненные пряди на
промежуточные перекладины используются для соединения концов балок с диафрагмами
и выдерживают нагрузки от эффектов ползучести, усадки и сейсмических воздействий
моменты. Эти пряди должны быть
развиты внутри диафрагмы между двумя концами балки на промежуточных
пирсы.Целью удлинения прядей является обеспечение того, чтобы при растяжении
сила, переносимая прядью, может передаваться на противоположную сторону
диафрагмы, тем самым обеспечивая адекватный путь растягивающей нагрузки для совместных усилий.
Удлиненная прядь, которая перекрывает прядь противоположной балки, или использование
стяжки для прядей облегчают развитие прядей в диафрагме между двумя балками
заканчивается. Желательно, чтобы расширенный
нити, как показано на рисунке 1, должны использоваться в максимально возможной степени.Этот
расположение обеспечивает наиболее жесткий и прямой путь растягивающей нагрузки. тем не мение
для конструктивности могут использоваться стяжки для обеспечения удлинения
стренги в диафрагму, как показано на рисунке 2. Удлинение обеспечивается
соединение внахлест между стяжками прядей и удлиненными прядями на растяжение. Дополнительно верх завязок в
считается, что нижняя перекладина способствует удлинению пряди
растягивающее усилие на диафрагму, как показано на рисунке 3.Эта передача силы
происходит за счет бесконтактного соединения внахлест (распорка и стяжка) между
удлиненные пряди и нижние завязки перекладины.

Потому что прядь
прочность намного выше, чем у деформированных стержней, стяжка прядей
рекомендуемые. Количество и размер стяжек должны быть такими же, как и
то из расширенных прядей, которые развиваются с помощью завязок прядей. Анкеры с круглыми прядями 2 x 1 должны быть
установлен в 4 от противоположного конца балки.Анкеры с круговой прядью
требуется для простоты строительства. В
удлинение прядей за грань анкеров прядей должно быть ограничено 1.

Верх нижней перекладины затрагивается, когда
удлиненные пряди развиваются с помощью сжимающей стойки, образующейся между
анкеры для прядей и стяжки для перекладин. В
проектировщик должен рассчитать количество стяжек поперечины, как показано в уравнении 1,
который предполагает, что половина силы неперекрывающейся пряди передается
от анкеров стренги до нижних стяжек поперечной балки за счет действия стойки.Также предполагается, что только две трети
нижние стяжки должны быть размещены непосредственно под балками внутри
ширина нижней полки, так как зона воздействия на поперечинах больше
чем ширина нижнего фланца. Галстук
размер стержня может быть увеличен для соответствия проектным требованиям, но расстояние должно
желательно сохранить таким же, как стремя поперечной балки
расстояние для удобства строительства. При необходимости можно связать галстуки. Галстук
размер стержня не должен быть меньше размера стержня хомутов поперечины.


Если у вас есть какие-либо вопросы по этим вопросам, обращайтесь к Джеффу Светту по телефону 705-7157 ([email protected]) или к Биджану Халеги по телефону 705-7181 ([email protected])


Копии: Марк Гейнс, Строительство мостов — 47354

Ф. Познер, Мост и сооружения 47340


Рисунок 1: Перекрывающаяся расширенная прядь


Рисунок 2: Связи прядей


Рисунок 3: Стяжки нижней перекладины



Примечание. Щелкните здесь, чтобы получить PDF-файл этой памятки по дизайну.

Расширенные вторичные структуры в белках

Основные

Изучается ассоциация вторичных структур, которые имеют общие остатки.

Обширные вторичные структуры стабилизируют вторичные и третичные структуры.

163 белка статистически характеризуют обширные вторичные структуры.

Молекулярное моделирование подтверждает стабильность обширных вторичных структур.

Роль обширных вторичных структур заслуживает исследования.

Реферат

Сверхвторичные структуры белков систематически исследовались и классифицировались, но таким большим сооружениям уделялось недостаточно внимания, помимо базовой идентификации вторичных структур. Цель настоящего исследования — показать, что ассоциация вторичных структур, которые разделяют некоторые из своих остатков основной цепи, является обычным явлением для глобулярных белков, и что такое более глубокое слияние вторичных структур, а именно расширенных вторичных структур (ESS), помогает стабилизировать исходные вторичные структуры и образовавшиеся третичные структуры.Для статистических целей случайным образом был выбран набор из 163 белков из банка данных белков, и несколько конкретных случаев структурно проанализированы и охарактеризованы более подробно. Результаты показывают, что в среднем около 30% остатков каждого белка участвуют в ESS. В качестве альтернативы, для конкретных рассмотренных случаев наши результаты были основаны на вторичных структурах, полученных после обширного молекулярно-динамического моделирования системы белок-водный растворитель. Основываясь на очень малой ширине временного распределения среднеквадратичных отклонений между ESS, взятым во время моделирования, и ESS от средней структуры белка для каждого ESS, мы заключаем, что ESS значительно увеличивают конформационную стабильность на образуя очень устойчивые агрегаты.