Házi feladat - Konformáció analízis

Fontos biomolekulák több konformációja létezhet. A konformációk súlyát (százalékos arányát) alakulását a termodinamikai szempontból a szabad entalpia különbségük határozza meg.

A.
A monoszaharidok konformációs terének legstabilabb elemei megtalálhatóak az interneten. A hexapiranózok esetében 6 forgatható csoport van (rotamerek), ezek összesen 3⁶ különböző konformációhoz vezenek. Ezen kívül az anomer hidroxid állása lehet axiális (alfa) vagy ekvatoriális (béta), ami megduplázza a lehetséges konformációkat. A hexapiranózok vizes oldatában az alfa és béta anomerek egyensúlyban vannak (pl. a D-glukóz esetében ez az arány durván 33% - 66% a béta javára). A hexapiranóz gyűrű hajlékonysága tovább sokszorozhatja a konformerek számát. Pl. a legstabilabb D ⁴C₁ jelű szék konformáció átalakulhat ¹C₄ jelű konformációvá. (A tükörképi L hexapiranózok esetében az ¹C₄ jelű konformáció a stabilabb).

⁴C₁ D-glucose konformációs terének legstabilabb elemei megtalálhatók az interneten. (Az MDL Chime plug-in installálása szükséges, ahhoz, hogy a szerkezetek láthatóak legyenek. Ez a program rajta van a kiadott lemezen, vagy letölthető az internetről.) Az Arguslab program segítségével konstruálja meg a legstabilabb 4 alfa és béta (összesen 8) rotamereket, és számítsa ki azok relatív energiáját az MM UFF módszerel. A geometriákat optimalizálni kell (Optimize Geometry.. Alt+O). Ismételje meg ugyanezt a legstabilabb 2 alfa és béta (összesen 4) rotamerre QM AM1 módszerrel. Mit tapasztal, ha összehasonlítja ezeket az eredményeket az interneten található eredményekkel?

A kiinduláshoz felhasználhatja ezt a molekulát. A piranóz gyűrű ekvatoriális H atomjait oxigénné lehet változtatni: az egér jobb szemével rákattintva atomra egy menüt kapunk. Utána Change Atom, és O sp3. Ekkor a H atom O atommá változik (fehérből piros színű lesz). Ezután hozzá kell adni a Hidrogén atomot (Add Hydrogens, Ctrl+H). Rendezzük megfelelő helyzetbe az atomokat Lehetséges, hogy a C-C-O-H torziós szögön változtatni kell. Jelöljük ki a megfelelő 4 atomot (Ctrl lenyomva tartva és bal click az egérrel),  utána jelenítsük meg a torziós szöget: (display the torsion angle between 4 atoms), majd a megjelenített torziós szögre kattintsunk az egér jobb szemével.  Válasszuk a set value... menü elemet, ekkor látnunk kell a szög aktuális értékét. Be lehet állítani a kívánt értéket, majd kattintsunk az OK gombra. Végül egy kiválasztott módszerrel (MMFF vagy AM1) optimáljuk a geometriát. A view latest calculation ikon (balra fent) megmutatja az eredményt. Ebbe írják be a nevüket és másolják ki belőle az energiát.

B.
 

Fehérjék esetében az alábbi torziós szögek fordulnak elő gyakran:

   Name				phi	psi
alpha-helix (right handed)	-54°	-45°
alpha-helix (left handed)		+54°	+45°
310 helix (right handed)		-60°	-30°
antiparallel beta-chain		-139°	+135°
parallel beta-chain			-119°	+113°
collagene helix			-51°	+153°
Type I turn
	(2. amino-acid residue)	-60°	-30°
	(3. amino-acid residue)	-90°	0°
Type II turn
	(2. amino-acid residue)	-60°	+120°
	(3. amino-acid residue)	-80°	0°
gamma-turn (gD)			+60°	-60°
inverse gamma-turn (gL)		-60°	+60°

Szemléltesse ezeket a lánc típusokat az Arguslab program segítségével.