Рассмотрим гипотетическую область синтеза белка в структуре рибосомы.

На рисунке 35 показаны синтезированный участок белка из пяти аминокислот (пентафрагмент), связанный с рибосомой (а) и матричное описание его конформации (б).

Как видно на рисунке 35,а, водородная связь атомов N_iH…O_i-4 является единственной областью, на которую может воздействовать боковая цепь R только что присоединенной к белку  i-ой аминокислоты (выделена пунктиром). В этой области боковая цепь белка может выступать в качестве физического оператора, воссоздающего закодированную конформацию белка.

Описание этой области можно проводить с помощью матриц из шести элементов (рис. 35, б). При этом наиболее в этом описании существенным является переменная x₃, выделенная красным цветом.

 а

 б

Рис. 35. К введению понятия «физический оператор».

а - вновь синтезированный пентафрагмент белка, связанный с рибосомой; б – матричное описание конформации пентафрагмента.

Физические операторы могут либо способствовать образованию водородной связи (при этом образуется альфа-спиральная конформация белка), либо препятствовать этом (тогда возникает не спиральная ациклическая конформация белка). По этой причине можно выделить два типа физических операторов: операторы связности и анти-связности.

ОПЕРАТОРЫ СВЯЗНОСТИ

Операторы связности (рис. 36, а) - это боковые цепи аминокислот белка, способствующие фиксации водородной связи

N_iH....O_i-4=C

В матрице (рис. 36, б) х₃ = 1, т.е. эти операторы воссоздают циклические 4-х звенные фрагменты белка.

По этой причине они должны быть приписаны в генетическом коде к блокам триплетов G и A.

а

б

Рис. 36. Физический оператор связности (а) и его матричное описание (б).

ОПЕРАТОРЫ АНТИ-СВЯЗНОСТИ

Операторы анти-связности (рис. 37, а) - это боковые цепи аминокислот белка, препятствующие образованию водородной связи

N_iH....O_i-4=C

В матрице (рис. 37, б) х₃ = 0, т.е. эти операторы воссоздают ациклические 4-х звенные фрагменты белка.

Поэтому они должны быть приписаны в генетическом коде к блокам триплетов C и U.

а

б

Рис. 37. Физический оператор анти-связности (а) и его матричное описание (б).

ТРЕБОВАНИЯ К БОКОВЫМ ЦЕПЯМ БЕЛКА КАК ФИЗИЧЕСКИМ ОПЕРАТОРАМ

СООТВЕТСТВИЕ БОКОВЫХ ЦЕПЕЙ АМИНОКИСЛОТ СФОРМУЛИРОВАННЫМ ТРЕБОВАНИЯМ

1.    По своему действию операторы должны быть направлены назад, к началу цепи, т.е. быть  ретро-операторами.

2.    По своим размерам операторы должны быть сопоставимы с той областью, на которую они действуют

3.    Для того, чтобы структура могла быть правильно воссоздана, операторы должны иметь единый тип стерео-конфигурации, т.е. являться хирально чистыми

1.    Боковые цепи полярных аминокислот образуют водородные связи и направлены назад, к началу цепи, т.е. их можно рассматривать в качестве ретро-операторов.

2.    Длина боковых цепей сопоставима с размерами той области, на которую они должны действовать.

3.    Все боковые цепи аминокислот имеют единую стерео-конфигурацию (относятся к L-конфигурации), и являются хирально чистыми