Химическая связь, стабилизирующая молекулы белков одновременно с водородной связью
 n→π*-Взаимодействие наблюдается при перекрывании неподеленной пары электронов карбонильного атома кислорода в одной аминокислоте и антисвязывющей π-орбитали карбонильной группы соседней аминокислоты. Светло-голубой и желтый цвет показывают фазы соответствующих орбиталей (черный – C, красный – О, голубой – N, белый - H) |
|
||||||||
Рональд Рэйнс с сотрудниками в Университете Висконсина изучили т.н. n→π*- взаимодействие в различных системах на протяжении нескольких лет. В данный момент группу возглавляет Дерек Вульфсон с сотрудниками из Университета Бристоля. Они показали, используя поиск по базе белков, что это взаимодействие имеет место практически во всех белках. При n→π*- взаимодействии одна из неподеленных пар электронов на карбонильном атоме кислорода в одной аминокислоте перекрывается с с антисвязывющей π-орбиталью карбонильной группы в соседней аминокислоте.
Благодаря тому, что участники этого взаимодействия принадлежат основной цепи, неважно какая сторона цепи будет взаимодействовать. Любая аминокислота способна образовать n→π*- взаимодействие, но кольцевая структура пролина делает его особенно подходящим из-за ограничений налагаемых расстоянием и углами необходимыми для орбитального перекрывания.
Важно, что мы имеем дело с малыми расстояниями: в α-спирали водородная связь находится между первым и пятым остатками аминокислот; в отличие от этого, n→π*- взаимодействие имеет место всегда между соседними остатками аминокислот. Тем не менее, n→π*-взаимодействие, как правило, слабее, чем водородная связь. К тому же ученые обнаружили доказательство наличия такой связи почти в любом типе вторичной структуры и даже в неструктурированных участках белков.
Рэйнс полагает, что это взаимодействие так долго игнорировалось по причине того, что люди уже представляли себе структуру белка, и не было необходимости более подробных исследований. Если посмотреть на α-спираль без учета квантовой механики, никогда не подумаешь о n→π*-взаимодействии, отмечает Рэйнс.
Работа примечательна тем, что готова пойти на смелое утверждение о повсеместности n→π*-взаимодействия, считает Невиль Калленбах – профессор Университета Нью-Йорка. Это весьма опасно, но, тем не менее, по его словам изменение современных взглядов на химическую связь имеет право на жизнь. Однако нельзя утверждать, что n→π*-взаимодействия являются единственным объяснением геометрических особенностей строения молекул.
Также по теме:
Источники: