Durante os últimos quinze anos, temos estado a atacar o problema da estrutura de proteínas de várias maneiras. Uma dessas formas é a completa e precisa a determinação da estrutura cristalina de aminoácidos, peptídeos e outras substâncias simples relacionadas a proteínas, a fim de que as informações sobre interatomic distâncias, ângulos de ligação, e outros configuracional parâmetros podem ser obtidos, que poderia permitir a predição confiável razoável configurações para a cadeia polipeptídica. Usámos agora esta informação para construir duas configurações helicoidais razoáveis para a cadeia polipeptídica.; pensamos que é provável que estas configurações constituam uma parte importante da estrutura das proteínas fibrosas e globulares, bem como dos polipeptídeos sintéticos. Uma carta a anunciar a sua descoberta foi publicada no ano passado.1
o problema que nos colocámos é o de encontrar todas as estruturas ligadas ao hidrogénio para uma única cadeia polipeptídica, na qual os resíduos são equivalentes (excepto para as diferenças na cadeia lateral R). Um resíduo de aminoácido (que não a glicina) não tem elementos de simetria. A operação geral de conversão de um resíduo de uma única cadeia em um segundo resíduo equivalente ao primeiro é, portanto, uma rotação em torno de um eixo acompanhado de tradução ao longo do eixo. Assim, as únicas configurações para uma cadeia compatível com o nosso postulado de equivalência dos resíduos são Configurações helicoidais. Para o ângulo de rotação de 180°, as configurações helicoidais podem degenerar em uma cadeia simples com todos os átomos principais, C, C’ (carbono carbonila), N, E O, no mesmo plano.
assumimos que, por causa da ressonância da dupla ligação entre as posições carbono-oxigênio e carbono-nitrogênio, a configuração de cada resíduo 
é planar. Esta característica estrutural foi verificada para cada um dos amidas que estudamos. Além disso, a teoria da ressonância está agora tão bem fundamentada e sua substanciação experimental tão extensa que não pode haver qualquer dúvida sobre a sua aplicação ao grupo amide. A distância C—N observada, 1.32 Å, corresponde a quase 50% de caráter de ligação dupla, e podemos concluir que a rotação em até 10° da configuração planar resultaria em instabilidade em cerca de 1 kcal. toupeira−1. Assume-se que as distâncias interatómicas e os ângulos de ligação dentro do resíduo têm os valores indicados na Figura 1. Estes valores foram formulados2 tendo em conta os valores experimentais encontrados nos estudos de estrutura cristalina de dl-alanina,3 l-treonina,4 n-acetilglicina5 e β-glicilglicina6 que foram feitos nos nossos laboratórios. Assume-se ainda que cada átomo de nitrogênio forma uma ligação de hidrogênio com um átomo de oxigênio de outro resíduo, com a distância nitrogênio-oxigênio igual a 2,72 Å, e que o vetor do átomo de nitrogênio para o átomo de oxigênio ligado ao hidrogênio não se encontra mais de 30° da direção N—H. A energia de uma ligação de N-H · · 
ligação de hidrogénio é da ordem de 8 kcal. toupeira-1, e tal grande instabilidade resultaria do fracasso em formar estes laços que podemos estar confiantes da sua presença. A distância N—H · · · O não pode ser esperada para ser exatamente 2.72 Å, mas pode desviar-se um pouco deste valor.
solução deste problema mostra que existem cinco e apenas cinco configurações para a cadeia que satisfazem as condições diferentes da direção da ligação de hidrogênio em relação à direção N—H. Estes correspondem aos valores 165°, 120°, 108°, 97.2° e 70,1 ° para o ângulo de rotação. No primeiro, terceiro e quinto dessas estruturas 
grupo é negativamente e o 
grupo de forma positiva dirigida ao longo do eixo helical, considerado como o sentido correspondente à sequência—CHR—CO—NH—CHR—de átomos no peptídeo de cadeia, e nos outros dois as suas direcções são invertidos. As três primeiras estruturas são insatisfatórias, na medida em que o grupo N-H não se estende na direção do átomo de oxigênio a 2,72 Å.; o quarto e o quinto são satisfatórios, sendo o ângulo entre o vetor N—H e o vetor N—O cerca de 10° e 25° para estas duas estruturas, respectivamente. A quarta estrutura tem 3,69 aminoácidos por volta na hélice, e a quinta estrutura tem 5,13 resíduos por volta. Na quarta estrutura cada grupo amide é ligado ao hidrogênio ao terceiro grupo amide além dela ao longo da hélice, e na quinta estrutura cada um Está ligado ao quinto grupo amide além dela; nós chamaremos essas estruturas de estrutura de 3,7 resíduos e a 5.1-estrutura de resíduos, respectivamente, ou a estrutura de ligação hidrogénio-hidrogénio da terceira amida e a estrutura de ligação hidrogénio-hidrogénio da Quinta amida.os desenhos das duas estruturas são apresentados nas figuras 2, 3, 4 e 5.
para a glicina tanto a hélice de 3, 7 resíduos como a hélice de 5.A hélice de 1 resíduo pode ocorrer com uma tradução de rotação positiva ou negativa, ou seja, como uma hélice positiva ou negativa, em relação à direção positiva do eixo helicoidal dada pela sequência de átomos na cadeia peptídica. Para outros aminoácidos com a configuração l, no entanto, a hélice positiva e a hélice negativa diferem na posição das cadeias laterais, e pode-se esperar que em cada caso um sentido da hélice seria mais estável do que o outro. Uma atribuição arbitrária dos grupos R foi feita nos números.
a tradução ao longo do eixo helicoidal na hélice de 3,7 resíduos é 1,47 Å, e que na hélice de 5,1 resíduos é 0,99 Å. Os valores para uma curva completa são 5,44 Å e 5,03 Å, respectivamente. Estes valores são calculados para a distância de ligação hidrogênio 2,72 Å; eles teriam que ser aumentados em alguns por cento, no caso de uma maior distância de ligação hidrogênio (2,80 Å, digamos) estavam presentes.
a estabilidade de nossas estruturas helicoidais em uma fase não-cristalina depende apenas de interações entre resíduos adjacentes, e não requer que o número de resíduos por volta seja uma razão de pequenos inteiros. O valor de 3,69 resíduos por volta, para a hélice ligada a hidrogénio da terceira amida, é mais próximo de 48 resíduos em treze voltas (3,693 resíduos por volta), e o valor 5,13 para a outra hélice é mais próximo de 41 resíduos em oito voltas. É esperado que o número de resíduos por sua vez, seria afetado de alguma forma, alterar o hidrogênio-bond distância, e também que a interação de moléculas helicoidais com a vizinha moléculas similares em um cristal iria causar pequenas torques em hélices, deformando-as ligeiramente em configurações com um número racional dos resíduos, por turno. Para a hélice ligada ao hidrogênio da terceira amida, as estruturas mais simples deste tipo que poderíamos prever são a hélice de 11-resíduos, a hélice de 3-voltas( 3,67 resíduos por volta), a hélice de 15-resíduos, a hélice de 4-voltas (3,75), e a hélice de 18-resíduos, de 5-voltas (3,60). Encontramos algumas evidências indicando que a primeira e a terceira destas ligeiras variantes desta hélice existem em polipéptidos cristalinos.estas estruturas helicoidais não foram descritas anteriormente. Além estendida cadeia polipeptídica de configuração, que por quase trinta anos, tem sido assumido que ser presente, no cabelo esticado e outras proteínas com a β-queratina estrutura, configurações para a cadeia polipeptídica ter sido proposta pelo Astbury e Bell,7 e, especialmente, por Huggins8 e por Bragg, Kendrew, e Perutz.9 Huggins discussed a number of structures involving intramolecular hydrogen bonds, and Bragg, Kendrew, and Perutz extended the discussion to include additional structures, and investigated the compatibility of the structures with x-ray diffraction data for hemoglobina and mioglobina. Nenhum destes autores propôs a nossa hélice de 3,7 resíduos ou a nossa hélice de 5,1 resíduos. Por outro lado, Eliminaríamos, pelos nossos postulados básicos, todas as estruturas por eles propostas. A razão para a diferença de resultados obtidos por outros pesquisadores e por nós, essencialmente, através de argumentos semelhantes é que ambos Bragg e seus colaboradores e Huggins discutidos em detalhe apenas helicoidal estruturas com um número integral de resíduos por sua vez, e, além disso, assumiu apenas uma aproximação para os requisitos sobre interatomic distâncias, ângulos de ligação, e planaridade das conjugated grupo amida, como determinado pelo nosso investigações de substâncias mais simples. Nós afirmamos que essas características estereoquímicas devem ser mantidas de muito perto em Configurações estáveis de cadeias polipeptídicas em proteínas, e que não há nenhuma estabilidade especial associada a um número integral de resíduos por volta na molécula helicoidal. Bragg, Kendrew e Perutz descreveram uma estrutura topologicamente semelhante à nossa hélice de 3, 7 resíduos como uma hélice ligada a hidrogénio com 4 resíduos por volta. Em sua comparação completa de seus modelos com Patterson projeções para a hemoglobina e a mioglobina eles eliminaram essa estrutura, e chamou o cuidado conclusão de que a evidência favorece a não-helicoidal 3-resíduos dobrado α-queratina configuração de Astbury e Bell, em que apenas um terço da carbonila e grupos de aminoácidos estão envolvidos em intramolecular de hidrogénio-bond formação.
é nossa opinião que a estrutura da α-queratina, α-miosina e proteínas fibrosas similares é representada de perto pelo nosso 3.7-resíduos de hélice, e que esta hélice também constitui uma característica estrutural importante na hemoglobina, mioglobina, e outras proteínas globulares, bem como de polipeptídeos sintéticos. Pensamos que a hélice de 5,1 resíduos pode ser representada na natureza por queratina super-contratada e miosina supercontractada. As provas que nos levam a estas conclusões serão apresentadas em documentos posteriores.o nosso trabalho foi apoiado por subsídios da Fundação Rockefeller, da Fundação Nacional para a paralisia infantil e do serviço de Saúde Pública dos EUA. Muitos cálculos foram feitos pelo Dr. S. Weinbaum.
Resumo
Dois de hidrogênio ligados helicoidal a estrutura de uma cadeia polipeptídica de ter sido encontrado na qual os resíduos são stereochemically equivalente, o interatomic distâncias e ângulos de ligação têm valores encontrados em aminoácidos, peptídeos e outras substâncias simples relacionadas a proteínas, e os conjugados de amida sistema é planar. Em uma estrutura, com 3,7 resíduos por volta, cada grupo carbonil e imino é ligado por uma ligação de hidrogênio ao grupo complementar no terceiro grupo amida removido dele na cadeia polipeptídica, e na outra estrutura, com 5.1 resíduo por volta, cada um Está ligado ao quinto grupo de amidas.
notas
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↵†contribuição n. º 1538.