Исследование методом ЯМР фактора, обладающего антагонистическим эффектом на цианобактерии. Московский физико-технический институт (государственный университет). МФТИ (ГУ)

С. А. Крачковский, А. Г. Соболь

Институт биоорганической химии РАН

Московский Физико-Технический Институт

Методом {}^1Н-ЯМР спектроскопии установлена пространственная структура пептидного антибиотика, синтезируемого штаммом Brevibacillus laterosporus IGM52 и обладающего активностью против цианобактерий.

Полное отнесение ${}^1Н$ -ЯМР сигналов исследуемого пептида было получено на основании стандартной процедуры используя двумерную гомоядерную ЯМР-спектроскопию (COSY, TOCSY и ROЕSY). Проанализировав выделенные спиновые системы и взаимодействия, обусловленные ядерным эффектом Оверхаузера (ЯЭО) установили, что исследуемый образец является циклическим декапептидом [цикло (-Asn1-Asp-Tyr-Val-Orn-Leu-Tyr-Pro-Phe-Phe10-)]. Эта структура согласуется с данными масс-спектрометрии ( $[M^+]$ 1273,5).

Сравнительный анализ химической структуры данного пептида с аминокислотными последовательностями известных пептидных антибиотиков позволил установить, что исследуемое вещество соответствует антибиотику лолоатину А с химической структурой [цикло (-Asn-Asp-Tyr-Val-Orn-Leu-D-Tyr-Pro-Phe-D-Phe-)].

Для расчета пространственной структуры использовались 78 ограничений на межпротонные расстояния, полученных из анализа интенсивностей кросс-пиков в спектре ROESY, 9 ограничений на торсионные углы $\phi$ полипептидной цепи белка, полученных из анализа значений констант спин-спинового взаимодействия (КССВ) протонов $Н-NC\alpha-Н$ и 6 ограничений на углы $\chi^1$ боковых цепей белка, полученных из анализа КССВ протонов $Н-C\alphaС\beta-Н$ . При расчете также использовались ограничения на межатомные расстояния для 4 внутримолекулярных водородных связей (ВМВС). Положение водородных связей определяли из анализа данных о зависимости химических сдвигов амидных протонов от температуры. Получен набор из 24 структур. Среднеквадратичные отклонения положений атомов по набору структур для атомов основной цепи и для всех тяжёлых атомов равны $0.44\pm0.18 \mathop A\limits^0 и 1.88\pm0.32 \mathop A\limits^0$ , соответственно.

Лолоатин А стабилизирован четырьмя внутримолекулярными водородными связями NH(Asn)···CO(Val), NH(Val)···CO(Asn), NH(Leu)···CO(Phe) и NH(Phe)···CO(Leu). Боковые цепи остатков Orn и DTyr находятся по одну сторону от “плоскости”, образованной основной цепью пептида, а гидрофобные боковые цепи остатков Tyr, Val, Leu, Phe и DPhe – по другую сторону, боковые цепи остатков Asn и Asp лежат в “плоскости” основной цепи молекулы. Боковые цепи остатков Tyr, Orn и DTyr свободно вращаются вокруг связи $C^{\alpha}-C^{\beta}$ , в то время как для боковых цепей остальных остатков существуют определённые наиболее выгодные конформации.

По своему химическому и пространственному строению лолоатин А очень похож на лолоатин В, а также на другие антибиотики тироцидиновой группы (тироцидины А, В, С и грамицидин S). Однако, возможное при физиологических значениях рН взаимодействи $\varepsilon$ -аминогруппы остатка Orn с карбоксильной группой остатка Asp может вызвать деформацию “плоскости” циклопептида и в свою очередь повлиять на распределение зарядов и гидрофобных боковых цепей на поверхности молекулы. Перечисленные особенности строения, по-видимому, и определяют отличие лолоатина А по биологической активности от других антибиотиков тироцидиновой группы.