Кривая титрования остатка His-181 в белке 1E1A.
Остаток гистидина обладает уникальными свойствами, поскольку его рК0 равен 6,6, т. е. вблизи нейтральных значений рН ~7,0 в физиологических условиях. Кроме того, нейтральный остаток гистидина может находиться в двух таутомерных формах, тогда как ионизированный остаток гистидина имеет единственную химическую структуру. Таким образом, остаток гистидина в белках может менять химическую структуру нейтрального состояния в зависимости от локального окружения и энергетической предпочтительности ионизированного состояния либо таутомеров нейтрального состояния. Кроме того, нейтральное состояние карбоксильной группы аминокислот также имеет два таутомера, с атомом водорода у одного из двух атомов кислорода. Вероятность разных структур нейтральной кислотной группы также определяется энергетикой структур в зависимости от локальной атомной структуры.
Разработанная техника эквивалентного одновременного рассмотрения и учета множественности химических структур нейтральных форм остатков гистидина и кислотных групп аминокислотных остатков требует множества расчетов электростатической энергии молекулы белка в различных ионизационных состояниях в водном растворе. Расчеты электростатической энергии выполняются оптимизированным методом fambe_pK_mH (Fast Adaptive Multigrid Boundary Element). Последний является обобщенной версией метода fambe_pH, разработанного нами ранее применительно к общепринятой модели двух состояний, а именно заряженному и обобщенному нейтральному состояниям. Метод fambe_pK_mH обобщает модель двух состояний на модель множественных нейтральных состояний.
Расширение числа различных атомных структур нейтральных состояний существенно повышает достоверность расчета степени ионизации аминокислотных остатков и долей разных таутомеров кислотных групп и нейтральных остатков гистидина.
При использовании программы FAMBE-pK в опубликованной работе, пожалуйста, включите в неё следующую ссылку:
Попов А.В., Воробьёв Ю.Н. 2010. Программа GUI-BioPASED для моделирования молекулярной динамики биополимеров с графическим пользовательским интерфейсом. Молекулярная биология. 44. 735–742.
Ссылки по теме:
