An ab initio exploratory study of side chain conformations for selected backbone conformations of...

19
An ab initio exploratory study of side chain conformations for selected backbone conformations of N-acetyl-l-glutamine-N-methylamide A.M. Tarditi a , M.W. Klipfel a , A.M. Rodriguez a, * , F.D. Suvire a , G.A. Chasse a,b , O. Farkas c , A. Perczel c , R.D. Enriz a a Department of Chemistry, National University of San Luis, Chacabuco 915, 5700 San Luis, Argentina b Department of Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada M5S 3H6 c Institute of Organic Chemistry, Eotvos University, P.O. Box 32, H-1117 112 Budapest, Hungary Received 24 November 2000; accepted 27 November 2000 Abstract The backbone potential energy surface PES) Ramachandran map) of N-acetyl-l-glutamine-N-methylamide has been studied at a,a side-chain orientation. Side-chain PESs at selected backbone conformations g l and b l ) were also studied. Side-chain±backbone interactions were analyzed in terms of energy and geometry. q 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. Keywords: Side-chain orientation in glutamine; Side-chain±backbone interactions; Ab initio MO study; Peptide conformations; Ramachandran map of glutamine residue 1. Introduction Glutamine is found in the human body in greater abundance than any other free amino acid. It is crucial for many aspects of healthy body function. It is neces- sary for the maintenance of optimal antioxidant status since it is part of gluthathion, which is one of the body's most important antioxidants against oxidative stress. It has a crucial role to play in the maintenance of optimal immune function since glutamine is a nutrient for secretory immunoglobulin A sIgA) producing cells. It is also important for the building and maintenance of muscle and intestinal tissues. Glutamine is a higher homolog of asparagine since glutamine has two CH 2 groups in its side-chain while asparagine has only one. This also implies that the glutamine side-chain can reach further out than that of asparagine. For this reason, glutamine in a protein has not only structural but a functional role to play as well. In this respect, it is important to mention that the glutamine residue, as part of a certain protein has an important role to play in blood-clotting. Laki and Lorand, discovered [1] ªblood coagulation factor XIIIº in 1948. It has been shown [2±6] later that Factor XIII is a proenzyme pro-transglutaminase) from which transglutaminase is produced. Transglu- taminase, which is involved in blood-clotting, Journal of Molecular Structure Theochem) 545 2001) 29±47 0166-1280/01/$ - see front matter q 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved. PII: S0166-128001)00352-9 www.elsevier.nl/locate/theochem * Corresponding author. E-mail addresses: [email protected] A.M. Tarditi), [email protected] M.W. Klipfel), [email protected] A.M. Rodriguez), gchasse@®xy.org G.A. Chasse), [email protected] O. Farkas), [email protected] A. Perczel), [email protected] R.D. Enriz).

Transcript of An ab initio exploratory study of side chain conformations for selected backbone conformations of...

�� �� ������ �������� ���� �� ���� ����� ���������������� �������� �������� ������������� �������� �������������������� ������

���� ��������� ���� �������� ���� ����������� � !�"� #�$����� %��� &���������'� !������� �� (�������� ��"� )�����

���������� � � �������� ������ ��������� � �� ����� � ������ ���� ���� �� ����� �� �������������� � � �������� ��������� � !��� !��� "����� ���#� $�� %&'

�(������� � "� ��� � �������� )��� ���������� *+"+ ,- %.� &/���� ��. ,�#������ &� ���

�����$�� *+ ,�$����� *---. ������� */ ,�$����� *---

��������

��� �������� �������� ����� ������� 0()#1 0������������ ��1 �� ������ �������������������� ������ ��� ����

������� �� ��� ���������� ������������ #��������� ()#� �� �������� �������� ������������� 0�� ��� ��1 2��� ���� ��������

#���������3�������� ������������ 2��� ���� ��� �� ����� �� ����� ��� ������� � � *--4 )���$��� #������ 5�6� ��� ������

�����$���

0��1�#�7 #��������� ����������� �� ���������. #���������3�������� ������������. �� ������ �' ���� . (����� �������������. ������������

�� �� ��������� �������

� ���� ������

%�������� �� ����� �� ��� ����� ��� �� �������

��������� ���� �� ����� ���� ����� ����� 8� �� �������

��� ��� ������ �� ������ ��� ��������� 8� �� ������

��� ��� ��� ����������� �� ������ ���������� ������

����� �� �� ��� �� ������������ 2���� �� ��� �� ���

��� 9� ���� �������� ����������� ������� ������$�

������� 8� ��� � ������� ���� �� �� �� ��� �����������

�� ������ ������ �������� ����� ��������� �� �

�������� ��� �������� �������������� � 0�8��1

�������� ������ 8� �� ���� �������� ��� ��� ��������

��� ����������� �� ������ ��� ���������� ��������

%�������� �� � ������ ������� �� ��������� �����

��������� ��� �2� &:* ����� �� ��� ���������� 2����

��������� ��� ��� ���� ���� ���� ������ ���� ���

��������� ���������� ��� ����� ������� ��� ���� ����

�� ���������� !�� ���� ������� ��������� �� � ������

��� ��� ��� ���������� ��� � ���������� ���� �� �� ��

2����

8� ���� ������� �� �� �������� �� ������� ���� ���

��������� �������� �� ��� �� � ������� ������ ��� ��

�������� ���� �� �� �� ��������������� ;��� ���

;������ �����$���� <4= >��# �� ����� �����

2(((? �� 4@+A� 8� ��� ���� ���2� <*3B= ����� ����

!����� C888 �� � ����� �� 0�������������������1

���� 2���� ���������������� �� �������� ���������

��������� 2���� �� ��$��$�� �� ���������������

D������ �� ��������� #�������� 0��������1 E+E 0*--41 *@3+/

-4BB�4*A-F-4FG � ��� ����� ������ � *--4 )���$��� #������ 5�6� ��� ������ �����$���

(887 #-4BB�4*A-0-41--HE*�@

222�����$������F������F��������

&����������� �������

)/���� �##������3 ���������I����������� 0���� �������1�

�������I����������� 0���� ������1� �������I�����������

0���� ���������1� �������IJ ���� 0%��� &�����1�

������I���������������� 0'� !�����1� ������I����������������

0�� (������1� ������I����������� 0��"� )����1�

��������� �� � ������ ��������� ����� ��� ����$����� ��

��� ����� ��� K���� ��� ����������� �� ; � ��� %��

������� �������������� ���2��� ������ ���������

���� �� J���� ��� ���������� </= 0��� #����� 4 0�

��������� ������������ �� ��� �������� ����� ��� �

����������������� 2���� �� � � �$���� �� ����� �����

����11� !����� C888 ���� ������ �� ����� ����� ���

<A=� ��� ��� �� ����� ������ ��� H" C��� ���������

�� ��� ����� �� ������ ���2� <@= ����� 4@@+� ����

J��� ��� ���� ��$��2�� ������$�� <4-=� %�������� ��

���� ���� �� ��� ���� ������� �� � ���2���� ���������

��� ��� >����� ���? ��������� ������� � ����/

��� � ��4��� <44=�

8� ��� ���� �� ���������� ��� ���� ����� �� ��

�������� � ���������� 01� ��� �������� &:H

���� �� ���������� �� ��� �������� �� ������ ��

������������������ ������ 017

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�H-

transglutaminase+

C

O

NO

N

H

CH

Lys

CH2

C

O

NO

N

H

CH

CH2

C

Glu

H2NNH2O

C

O

NO

N

H

CH

Lys

CH2

C

O

NO

N

H

CH

CH2

Glu

CNO

H

#����� 4�

����� 4

"�J������ �� �� ���������� ������ ��� ���������� 01 ��� ������ ��

������������������ ������ 01

"������� ����� ��������

5��������� 0(1 ������ ����

������������

���� ������ 01

� 4 :/3&43&*3&H ,43&*3&/3&A

� * &43&*3&H3&+ &*3&/3&A3&@

� H &*3&H3&+3'E &/3&A3&@3,44

� + &H3&+3,E3:4+ &A3&@3,443:4B

� - 3 &4@3&4A3,43&*

� 4 3 &*3&H3,*+3&*E

� 3 &4A3,43&*3&H

� 3 ,43&*3&H3,*+

&����� � ���� ��������� �� ������� �� ���� �� ���

��$���� ���� <4*= 2���� ��������� 01 �� ������ ����� ��� ���� ����� �� ,� ��� &��������� �����

����� 0�17

&����L����� � ��� ���� &:* ���� ��������� ���

������ �� ��������� ������ ���� �2� �� ������ ����

������ ���� ��� ��� 2� ��$� � ():# 0)L� 0411

�� ����� �� � 4� � * ��� � H 2���� ��� ��� �� ���

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� H4

����� *

����� ����� $����� �� ��� �������� ��������� ��� ��������� �������� ������� �� ��� ��$�� �� ����� �:!FH�*4%

��������� � ���� )���� 0�������1

��3&',:3&:*3&',:3�� �� �+E4�*@+*+HH

�� �+E4�*@H4AAH

&:H3� ��: �H@�@/BA//

�� 3&:*3&:*3&',:* �*A+�+EA4HAB

����� H

'������� ��������� ������� ����� ����� $����� ��� ������$� �������� ��� ��� �������������� ������ �� ���������� ������� �� ��� �:!FH�*4%

��$�� �� �����

8������ ������������� '������� ���������

�* �H � * �H ����� ����� 0�������1 �) 0����F���1

�� �� BA�/A AB�H �*A+�+EE+-B* 4�/4

�� � /-�-E 4A/�*H �*A+�+EA4HAB -�--

�� �� ,�� �����

� �� 4B/�BB /H�*4 �*A+�+E+/EB+ *�4*

� � 4A-�-- 4A-�-- �*A+�+E/*-A* -�EA

� �� �4//�BB �/H�*- �*A+�+E+/EBE *�4*

�� �� ,�� �����

�� � �/-�-E 4/*�/B �*A+�+EA4HAB -�--

�� �� �BA�/* �AB�4* �*A+�+EE+-B4 4�/4

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�H*

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360.

χ2

χ3

a g+

a a

g- a

g- g-

g+g+

g+ a

a g-

χ2

χ3

!��� 4� &������������� ()#� ) � )��*� �H�� ��� ���������� &:H30� 413&:*30�*13&:*30�H13&',:*�

����� �� � �������� 0)L� 0*11 �� ��� �2� ����������

$�������� � 4 ��� � *7

) � )��4��*��H� ():# ��� ��� �4�

) � )��4� �*� ()# ��� ��� � �*�(��$���� ���� <4*= ��������� ���� ��� ����� ��������

0� * �� 1 ��� ����� ������ 0�� � �� �� 1 2��� ���

��� ����������� ����� ��� ���� ������� 8� $��2 �� ����

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� HH

χ1

χ2

χ3

χ3= 300˚ ( g- )

χ3= 180˚ ( a )

χ3= 60˚ (g+)

g+

g+

g+g+

g+

g+

g-

g-

g-

g-

g-

g-

a

a

a

a

a

a

!��� *� ����� �������� ����� ������� 0()#1 ��������������� )��4��*�� �� � �������� ����� � ��������� 0():#17 )��4��*��H�� ��� ��$���

��������� �� �H � ��� �H � �� ��� �H � �� �� ����� ���� ������ �� ���

A B

γD δD αL 300

εD βL εL 180 ψ

αD δL γL 60

60 180

φ

300

300 g+ g- a g- g- g-

χ2 180 g+ a a a g- a

60 g+ g+ a g+ g- g+

60 180

χ1

300

!��� H� ������ �� ��� �������� �� ������������ 0�1 ��� � ������ ����� ���������� 051 �������� ����� �������� 0()#1 �� �������������� �� �

�������� ����� � ���������� 0():#1 �� ���� ���������� $��������7 )�H��� � )����� �4� �*�� #��� � ():# �� �������� ��� ��� �������������� ��- � �4 � 4A-�� ���������� ��������� ������� �� � ����� ����� 2��� � �� ����������� �� ��� ����� ����� �

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�H+

εD

γD

γL

βL

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 3600

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

φ

ψ

δ

δD

αD

!��� +� ������������ ()# ��� ������ �������������������� �������

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� HE

�����

+

�����������0551�������

�������������� �����������������

��� ���

������������� ������������0#&1�������������������

���:!FH�*4%

��$��

�������

��

�-

�4

�4

�*

�H

����������

0�������1

�)

0��������

41

�)�������0�

�1

0��������

4 1

�)�������0��1

0��������

4 1

��

B-�E-

HA�4A

�4BE�B+

�4/@�@4

�4B/�4H

�4B+�-E

4E/�B@

�B@E�//B-*-

4+�H*

�-�H*

�-�H+

/-�E-

4BH�H+

�4/-�A/

4/B�+A

�4B+�H/

�4B4�E/

4E*�4A

�B@E�/B+*4H

*4�/H

/�-@

/�/E

��

/H�-H

�EH�@-

4/+�/4

�4/E�E4

�4/A�B-

4B4�EA

4BA�*+

�B@E�//@/@@

44�@+

�*�BA

�*�-*

�4*/�**

*A�AH

�4/-�A@

4/B�EE

�4B+�H/

4/+�+H

4/H�A@

�B@E�//B@HE

4H�/+

�-�@-

4�EE

��

�4B-�*B

4E*�+-

�4/@�-4

�4/A�+B

�4/H�BA

4/@�AB

�4/+�BA

�B@E�//A*H4

4*�@H

�4�/4

�4�-E

�4/H�B-

�+*�HE

4/H�4/

�4/A�-@

�4/4�@A

4E@�+H

�4BB�-E

�B@E�//H@4-

4E�B+

4�--

4�BB

��

,�������0����

���1

,�������0����

����1

��

�AE�/E

BA�-B

�4/@�-H

4/A�/A

�4/H�E@

4/@�A*

�4/+�/-

�B@E�/AB*B@

/�AA

�B�/E

�/�+4

����������

�����

��

������������

��0�

����1�������

�������$����B@E�/@AAH+*�������

���������� ������$�����

�������

����������

$�������������������

������$�

����� -�--��������

4�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�HB

�����

E

'�������

���������

����������������� $������������$������������������������������������������������

�������

�����

��������� �����������������

��� ��������

���0�

�1

���������������

���������������

����:!FH�*4%

��$��

�������

8�������������

������

'�������

����

�����

�4

�*

�H

�4

�*

�H

��

�-

�4

����������

0�������1

�)

0��������

41

�)������0�

�1

0��������

41

�)������0�

�1

0��������

4 1

��

��

�B@�BH

4-E�A+

�4E*�E@

�AE�4B

/*�4H

�4/+�HE

�4/A�/E

�B@E�/A-H4/+

44�BH

�H�-*

�H�BA

��

��

B+�4-

�4B@�4+

�4B-�@+

�AE�4H

B+�EA

�4/*�/B

�4/@�E@

�B@E�/AHB+BA

@�EH

�E�44

�E�//

��

��

�B@�4H

�A4�BH

�4B-�H/

�A*�/*

B*�+*

�4/4�@/

�4/@�EH

�B@E�/@/H/A*

-�@4

�4H�/H

�4+�H@

���

��4/E�AB

BB�*@

4B@�BH

�AB�-B

BA�+-

�4/H�-H

�4/A�B/

�B@E�/A/A-/E

B�AA

�/�/*

�A�HA

��

��4/+�BB

4/4�+E

4B@�BH

�AE�AB

BA�-E

�4/+�*4

�4/A�+B

�B@E�/AB*BAB

/�A@

�B�/E

�/�+4

���

�4/E�-*

�4-@�@B

4E4�@/

�AE�A+

BH�/E

�4/+�++

�4/A�A@

�B@E�/A-@-@B

44�*E

�H�H@

�+�-E

��

��

��EA�@4

A@�@@

4B4�*E

�AE�EH

BE�HB

�4/+�@4

�4/A�AB

�B@E�/@H@A-4

H�-E

�44�E@

�4*�*E

��

��

�BA�AA

4B4�BB

4EB�/B

�AB�4B

BB�@@

�4//�4H

�4/A�AH

�B@E�/A**@/+

4-�HA

�+�*B

�+�@*

��

��

��BH�AA

�B@�/H

�4/A�**

�AB�+A

/-�HE

�4//�@-

�4/A�@*

�B@E�/A+B@H@

A�--

�E�//

�B�+H

����������

�����

��

������������

��0�

����1�������

�������$����B@E�/@AAH+*�������

���������� ������$�����

�������

����������

$�������������������

������$�

����� -�--��������

4�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� H/

�����

B

'�������

���������

����������������� $������������$������������������������������������������������

�������

�����

��������� �����������������

��� ��������

���0�

�1

���������������

���������������

����:!FH�*4%

��$��

�������

8�������������

������

'�������

����

�����

�4

�*

�H

�4

�*

�H

��

�-

�4

����������

0�������1

�)

0��������

41

�)������0�

�1

0��������

41

�)������0�

�1

0��������

4 1

��

��

�B-�4E

AB�/B

4@-�AH

�4B/�-E

4E/�/+

4A*�H@

4B/�B@

�B@E�/AB-E@*

A�-*

�B�B*

�/�*A

��

��

EH�B+

4EA�+@

4B+�HH

�4BB�EE

4BE�-*

�4A*�-@

4/B�4/

�B@E�/AH+A/4

@�BH

�E�-4

�E�B/

��

��

�B+�E+

�B*�@

44+�4+

�4B@�BA

4E+�@/

�4BA�-H

4/B�HE

�B@E�/AB@/@B

/�++

�/�*-

�/�AB

���

��4/A�H/

E+�BB

@+�+*

�4BB�+B

4B-�-H

4//�/H

�4/@�/*

�B@E�/@+-//E

*�@A

�44�BE

�4*�H4

��

��4/H�BA

4/@�AB

�4/+�BA

�4B-�*/

4E*�+*

�4/@�-4

4/A�//

�B@E�//A*H4H

4*�@H

�4�/4

�*�H/

���

��4/+�A@

�A+�B+

4BH�@@

�4B-�*B

4E*�+-

�4/@�@-

4/*�AE

�B@E�////E4/

4H�**

�4�+4

�*�-/

��

��

��B@�H/

AB�+A

�4/E�E

�4E@�H/

4B*�B+

�4/*�+

4//�*4

�B@E�/AHE+*@

@�E@

�E�-+

�E�/-

��

��

�E@�H/

�4EE�@/

�4B@�B@

�4+E�@H

4BA�*/

�4/*�B/

4//�44

�B@E�/A*@-+-

@�@@

�+�B+

�E�H-

��

��

��4-4�A*

�B@�@4

�4//�@H

�4B+�+4

4/4�B@

4/E�E4

4/@�AB

�B@E�/@AAH+*

-�--

�4+�B+

�4B�H-

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�HA

Intramolecular H-bondedInteraction Type: 2CDistance: O10⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅H27

Angle:N24H27⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅O10

Intramolecular H-bonded (for γL)Interaction Type: 1ADistance: O21⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅H27

Angle:N24H27⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅O21

Intramolecular H-bonded (for βL)Interaction Type: 1BDistance: O4⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅H5

Angle:N1H5⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅O4

Backbone-backbone Interactions (BB/BB)

Intramolecular H-bondedInteraction Type: 2ADistance: O4⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅H17

Angle:N11H17⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅O4

Intramolecular H-bondedInteraction Type: 2BDistance: O10⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅H5

Angle:N1H5⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅O10

Side-Chain-Backbone Interactions (SC/BB)

H 3C N 1C N

CH 3

H 5

H

CH 2

C

O

C

O

CO 10

N

H

H

CH 2

H3C N

C N24

CH3

H

H27

CH2

C

O

C

O

CO10

N

H

H

CH2

H3C N

C N

CH 3

H

H

CH 2

C

O4

C

O

CO

11 N

H

17 H

CH 2

H 3C N1C N

CH 3

5H

H

CH 2

C

O 4

C

O

CO

N

H

H

CH 2

H 3C N

C N24

CH 3

H

H27

CH 2

C

O

C

21 O

CO

N

H

H

CH 2

!��� E� &�����J������ �� $������ � �� �� 55F55 ��� #&F55 ������������

2� �� �������� )L� 041 ���� ����� �������� �����

�������� 0()#�1 �� �2� ���������� $��������7

)�H���� )��4��*� ��� ():# ��� ��� ��H � ���

�H��

)�H��� )��4��*� ��� ():# ��� ��� ��H� ��

�H��

)�H� �� )��4��*� ��� ():# ��� ��� ��H � ���

�H��:�2�$��� ��� �� ��� ���� ��� ��� ����������� �� ���

���� ������� 2� 2��� ����� ��� ������������� �� )L�

0H�1 ��� �

� �����

.+�+ ��������� �������

8� ��� ������� ������� ��� ��������� �� ���

����� �� ���� ����� ���� �������� ��� ���� ��������

��� ��� ,� �� 2��� �� ��� &��������$� ����� ��� ����

���� �������� � ���� ������ �� ���� ������ �� ���

�������� �� ����������� �� ���� ���� ����� ����

������� �� ��� ���������� ����� ����� �� �������

�� ��� ����� ���� ������� �� ��� �������� ��� �������

��� � ���� �� ���2� �� � ��� ��J������� �� ��

��������� ������ ���������� 2��� ����� �������� ���

���������� �� ����� 4�

8� ���������� 2��� ��� 8M(�&�8M5 <4H= ������

��������� �������� �� ��������� ������ 2��� ����J��

0)L� 0+11 2����� �4A- ��� 4A-� ��� ���� ��������

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� H@

����� /

#����� �� �������������� ������������ �� ������ �������������������� ������

&������������ )���� 0�������1 �)���� 0���� ����41 8���������� � � "������� 0�N 1 ����� 0�1

55F55 #&F55

�� 0�� �1 �B@E�//B-*-4 4+�H* 3 3 3 3

� 0�� �1 �B@E�/B+*4H4 *4�/H 3 3 3 3

�� 0�� �1 �B@E�//@/@@@ 44�@+ 4� 3 4�AA 4+@�@-

� 0�� �1 �B@E�//B@HEE 4H�/+ 3 3 3 3

� 0�� �1 �B@E�//H@-@B 4*�@H 3 3 3 3

�� 0��� �31 �B@E�/AB-E@* A�-* 45 3 *�4* 4-A�HB

�� 0��� �1 �B@E�/AH+A/4 @�BH 45 3 *�4H 4-A�*B

�� 0��� ��1 �B@E�/AB@/@B /�++ 45 3 *�*A 4-+�4A

3 *� *�** 4HH�--

�� 0�� ��1 �B@E�/@+-//E *�@A 45 3 *�4- 4-@�H*

3 *& 4�@4 4EA�+4

�� 0�� �1 �B@E�//A*H4H 4*�@H 45 3 *�4A 4-B�*B

�� 0�� ��1 �B@E�////E4/ 4H�** 45 3 *�4/ 4-B�B/

�� 0��� ��1 �B@E�/AHE+*@ @�E@ 45 3 *�4@ 4-+�@@

�� 0��� �1 �B@E�/A*@-+- @�@@ 45 3 *�4+ 4-/�H*

�� 0��� ��1 ����������� ��� 45 3 4�@+ 44-�E+

3 *& 4�@+ 4E@�+H

�� 0��� ��1 �B@E�/A-H4/+ 44�B*

�� 0��� �1 �B@E�/AHB+BA @�EH 4� 3 4�@/ 4+B�*A

�� 0��� ��1 �B@E�/@/H/A* -�@4 4� 3 4�@- 4+A�B/

3 *5 4�// 4EA�H/

�� 0�� ��1 �B@E�/A/A-/E B�AA 4� 3 4�@@ 4+B�H+

�� 0�� �1 �B@E�/AB*BAB /�A@ 4� 3 *�-- 4++�EB

�� 0�� ��1 �B@E�/A-@-@B 44�*E 4� 3 4�@@ 4+B�H+

�� 0��� �� 1 �B@E�/@H@A-4 H�-E 4� 3 4�@E 4+B�EE

3 *5 4�A/ 4+/�4+

�� 0��� �1 �B@E�/A**@/+ 4-�HA 4� 3 *�-+ 4++�-E

�� 0��� ��1 �B@E�/A+B@H@ A�-- 4� 3 *�-A 4+4�E/

����� ��� ���������� ��4��*� �H� �������������� ��

��� �� ��� ��������� �� ��� ����� ����� 2���

���������� ��� ������������ ��������� ������

��-��4� 2��� �������� �� ����� 4A-�7

�4A-� � � � 4A-� �+��

�4A-� � � � 4A-� �+��

�4A-� � �4 � 4A-� �+��

�4A-� � �* � 4A-� �+��

�4A-� � �H � 4A-� �+��

.+.+ $������� ���������

�� ������ ����������� 2��� ������� ��� �� ��� �:!F

H�*4% ��$�� <4+= �� ����� ����� ��� �������� ������ <4E=� ��� ����� �������� ��� ��$�� �� ���������

��� ������$� �������� ��� ������������� �������� ���

��$�� �� ������������ �� ��� 0��� ����� ���$������

������ 2�� ����7 4 ������� � B*/�E-@E ���� ����4��

.+%+ �������;��� ��� ���

!�� ��� ����������� �� ��� ������������� ���������

��������� �� ��������� ��������� 0)L� 0E11� ��� �����

�����9 ����� $����� ��$� ���� ���������� �� ����� *�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�+-

γD δD αL

εD βL εL

αD δL γL

φ

ψ

!��� B� #�$�� �������� ���������� ������� �� ��� ������������ ()#�

��&',::&:*:&',:���&:H:���������� ������������ �� �� ��

� ��&',::&:�:&',:�������������� C

� &:H:: �E�

��� ������������� �������� ��� ������� �� �����2�7

�)������������� � O)���&',::&:�:&',:���-�)�&:H::�P�O)���&',::&:*:&',:����� �� ��

�&:H:��P

�B�

� ������� �� ���������

%+�+ ��#�/� �� �#��3 �������#�

8� ��� J��� ���� �� ��� ��������� ���������� 01� ������ ���������� ��� ��������� 01 2�� ���K��� ��

�������������� ���� ���� '� ��� ����� ��������� ������

��� J��� ��� 0�41 2�� ������� ���� ������������� �����

������� � ����2��� ��� ����� �L��$����� � ������� ���

��� ��� ���L�� ������ ������������� ����� ��� �������

�������� ������ �� 01 �� ������� 0)L� 0/11 �� � ()#7

)�4��� � )��*��H� �/���� ������� �������������� �������� ����� �������

0)L� 0/11 �� ���2� �� �2� �������������� �� !��� 4�

��� ������� �� ������� 0���� ���������1 ������������

��� ���������� �� ����� H� 8� �� ����������� �� ����

���� ��� ��� ��� ��� ������������� ��� ������� ����

������ ���� ��� ��� ������������ ��� ��� ���� ���

��� �������� �� ������$��

8� �� ������$�� ��� �� ����������� ��� ������� ��

� ����� �������� <4B= �� ��� ���� �� ���������� �� 2�

�������� ���� �������� �� 4�*�������������� ������

���2� �� 0)L� 0A11 �� ��� �� ����7

��� ���< � ������� 0:<1 ��� ��� ���� � �������

0:�1 ��� ������ ��������� �� ����� ���������� 0)L� 0A11� '�

��� ���������� �� 0)L� 0@11 ��� ��� �� � �������� ������

���� &*3:< ��� &*3:� ���� ������� ��� ������ �� ��

�L���� ��� ���� �����$����� �� ������ ��� &H3:< ���

&H3:�� 8� �������� �� ����� ��� ����&3:���� ������� ���

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� +4

g+g- ag- g-g-

g+a aa g-a

g+g+ ag+ g-g+

!��� /� ,��� ���������� ������� �� ��� ���������� ()# ��� �� �����

���� ������������� 0,���7 ��� �� 0���1 ������������ �� ������

���2� �� !��� B�1

�A�

������ �� �� ��������� ��� ��� �� ��� �� ���������� ��

���2� � )L� 0@1� ��� �� ��� �� ���������� ��� �����

��������� ���� �� ���������������� �� ��� �������� �����

������ 2��� ��� �����2��� ��� �������������2���

�������� ����� ��� &*3&H ����7

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�+*

g+g- ag- g-g-

g+a aa g-a

g+g+ ag+ g-g+

!��� A� ,��� ���������� ������� �� ��� ���������� ()# ��� ��� �� �������� ������������� 0,���7 ��� �� 0���1 ������������ �� ������ ���2� ��

!��� B�1

�@�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� +H

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

-14.64

-13.73

-11.65

-11.59

-7.72-7.20-6.75

-6.62-5.77-5.11

-5.04

-5.01-4.64-4.26-3.39-3.02-2.68

-1.71

-0.90

-0.32

1.00

7.09

-14.37

-8.70

-8.02

-6.03-5.58

-0.64

1.26

γL (g+g+)

γL (a g-)

γL (g-g-)

γL (a a)

γL (g- a)

γL (a g+)

γL (g+g-)

βL (g-g-)

γL (g+g-)

βL (a g+)

γL (g-g+)

γL (a g+)βL (g+g-)

γL (a a)

βL (g+g+)γL (g-g-)γL (g+a)βL (g-a)

βL (g+a)βL (g-a)γL (g-a)γL (a g-)

γL (g+g+)γD (a a)

βL (a a)

δL (a a)

αD (a a)

δD (a a)

εD (a a)

∆st

abil

γ L-1

!��� @� � ��������� �� �)������0��1 $����� �������� ��� ��������� 01 ��� ��������� 0�1�

:�2�$��� ���� ��� �������� �� ������ �� ������ ����

�������� �� &* �� 2��� �� &H 2����� ��� �����2��� ��

� ����� �������� <4B=�

%+.+ *����#� �#��3 �/������/�/ �������/�/��� �����#�

��������� �� )L� 041� � ():# ��� �������� ��� �����

����� ����������� �� ��� ��������� �������� 8� �� ���

����� �� ��� ����� �������9� ��������������

���� ���� 2� ������ ��� ��� �H � ��� ����������� ��

��� 3&',:* ����� � ���� ���� ��� ��������$�� ():#

0���2� �� !��� *1 ��� ��� ������� ��$�� 2��� ��

��$����������

!�� 4@ ��� �� ��� *- ����� ���� �������� <4/34@=�

������ <4@= ����� �� �������� ���� �������� 0551

������������� ��� ������ �� ����� �� ��� �� ���� ��

!��� H�� :�2�$��� ��� ��� �� ��� ������ ��� ���

���� ���������� ���������� ���� �� ����� ������

�� ��� ������������ ()# <4/34@=� 8� ��� �� ���

����� ��� �� ��� � ������������� ��� �����������

<4/34@=� !�� ���� ������� 2� ���� �� ��������

���� �� ��� ������������ ()#� )������ �����

���� ��� ������������� �� ��� ��������� ����������

0��� !��� H51 �� ��� ���� 55 �������������� ��� ()# ��

���2� �� !��� + ��� ��� ������� �� ��� �������

������������ ��� ���������� �� ����� +�

��� �����2��� �����$������ ��� �� ����7

0�1 ��� �� ��� � �������������� 2���� ��� ������

������������ ���� ���� ��� ��� ����� ������ �� ���

������������ ()#�

0��1 ,� ����� �������� ������������� 2��� �������

����� �� ��� ������������ ()#�

0���1 ��� �������� ������������� �������� ��� ���

���������� �������������

#��� �����$������ ��� � ���� ��� ���� ����� �����

���� ��$� ���� ������ �������� ��� ������� ���������

2���� �� ��$��� ��� ����� ��� ���������� ��������

��� �����2��� ,� ��� &��������� ����� �����

���������� � ���������� ����7 %� <4/�4A�*43*B=�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�++

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5

-7.45 Sec

0.00 Gly

-5.60Val-5.40Ala

-10.50 ∆Ala

-8.33 Phe

-8.59 Cys

-10.08 Asp

-14.26 Asn

-14.64Ser

-28.65 Asp -

-31.64 Glu -

∆Est

abil

γL(k

cal.m

ol-1

)

Gln

-15.53

!��� 4-� � ��������� �� �)������0��1 $����� �������� ��� $������ ����� ���� ���������

��� <4/�4A�*43*B= 6�� <*/=� (�� <*A�*@= ��� #�� <H-3

H*=� (��������� ������� ��$� ���� �������� �� (��

<*-=� �� <HH=� ��� <H+=� & � <HE=� ��� #�� 0�������

� ������1 <HB=�

8� ��� ��� ���� �� ��� ���� � 2� ��$� �������� �2�

�������� �������������� �� ��� ��� �� ��$�������� ���

���������� �������������� ��� �������� ����������

��� ��� �� �������� ��� ��$�� �� ����� E ��� �����

��� ��� �� ��������� ��� ���������� �� ����� B�

%+%+ <������� ��� ��� �# ��#�/� �� ���=��

���������

��� $������ � �� �� 55F55 ��� #&F55 ��������

����� ��� �������� �� !��� E� � ������ �� ���

������ ������������� ��������� �� ��� *H ����������

�������� �� �������� �� ����� /� ���� ������

������ ���2� ���� ����� ���������� ���� ��� ��2

�� �) ��$� ��$���� ��������� � �� �� ������������

��� ���$���� �� ���� ����. ����� � �����������

2���� ��$� ��� ��� ����������� ��� �����������

���� ������� � �������� ����������� �� ��� *H

���������� �� ���2� �� !���� B3A� 8� ����� J������

��� ���������� ��� �������� �� ��� ������ �� �����

������������ �������� ����� ���������

%+9+ �������;��� ��� ���

��� ������������� ����� �� ��� ���������� ������

�� ��� �������� �� ������ $����� ���� ����� ���� ��

����� ����� 8� ���� $����� � ������������ 2����� �

��$�� ����� ����� � ��������� �� ��� �2� �����

����� 2��� ��������� ����������� 0���� ���������

��� ���������1 ��� ���2� �� !��� @�

��� ��������� �������$� ����� 0�� ��� ��� ����

:&'3 ��� 3,:* �� 2��� �� ��&'3 ��� 3,:�� ��

��� ����� ����1 ����� ��� � $�� ����� ��������� � !��

��� ����������� ������� �� ��� ������ �������� ���

�)���������� � �4+�*E@ ��� �4+�HB@ ���� ����4 ���

��� ������ ��� ��� ������ ����� �������$�� � �� ���

�:!FH�*4% ��$�� �� ����� � ����� ��� ���������� ��

��� -�44 ���� ����4� &����L����� � � ��������� ��

��� ������� �������� ����� �2� ��������� ���� �� �������$�

����� �� L���� ���������� ���� ���� �� ��������

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� +E

����� A

6����� �� ���������� &3: ���� ������ �� ��� �2� �������� &:* �������� �� �� ���������� ��� ������ �������������������� ������ �� �����

$������ �������������

�4 �* �H &*3:44 &*3:4- &H3:4H &H3:4* &/3:4H &/3:4* &A3:4+ &A3:4E �4 � * �H 55

4�-ABB 4�-AHH 4�-/@- 4�-AEA �� �� � ��

4�-A44 4�-A-- 4�-A4A 4�-AB+ �� �� � ��

�� �� � 4�-A++ 4�-A*- 4�-AE/ 4�-A/4 4�-A*H 4�-A-A 4�-//4 4�-A/A �� � � ��

4�-A-E 4�-A-E 4�-AB* 4�-A*4 �� � � ��

4�-A*B 4�-AH4 4�-A+A 4�-A/A �� �� � ��

4�-A+B 4�-A-* 4�-AHB 4�-/@4 �� �� � ��

4�-A4@ 4�-AH- 4�-A44 4�-ABH � �� � ��

4�-A4- 4�-A*@ 4�-/@- 4�-A*- � �� � ��

4�-A-H 4�-A4* 4�-ABA 4�-A++ � � � ��

4�-A-A 4�-A*+ 4�-A// 4�-A-+ � � � ��

4�-A4* 4�-/@A 4�-A@* 4�-//- � � � ��

�� � � 4�-A** 4�-A** 4�-ABE 4�-ABE 4�-A-H 4�-/B* 4�-A@H 4�-A-+ � � � �4�-A-E 4�-/A/ 4�-ABH 4�-AHH � � � ��

4�-//@ 4�-A-4 4�-A+4 4�-AE/ � � � �4�-A4- 4�-AH- 4�-A/B 4�-/@4 � � � �4�-A*A 4�-A4H 4�-AEH 4�-A-H � �� � ��

4�-A4- 4�-A-+ 4�-AB@ 4�-A+@ � �� � ��

4�-A-* 4�-A-@ 4�-ABB 4�-A+- �� �� � ��

4�-A4+ 4�-AHA 4�-A-/ 4�-AB+ �� �� � ��

�� �� � 4�-A*- 4�-A++ 4�-A++ 4�-A/4 4�-A-B 4�-A-/ 4�-AB+ 4�-AHE �� � � ��

4�-AH@ 4�-A-H 4�-AHH 4�-AH+ �� � � ��

4�-A*/ 4�-/@A 4�-A+A 4�-A+A �� �� � ��

������� ��� ��� ����� ����� ��� ������� �� ��� ����������

2��� ���� ���� �� �������$� ������

!��� 4- ������� ��� ������������� �������� �)����

���0��1 ��� ��� ������ ������� �� ��� $������ �����

����� ��������� �� ��� �������� <H/=�

%+�+ ��#�/� �� ��#�

#��������� ������� �� ��� ��� ����������� ��� ����

�������� ��� �2� �������� '� ��� ��� ����� �����

����� ����������� ��� ��Q����� �������� ������� $��

����������3�������� ������������ '� ��� ����� �����

���������� ������� ��� ����� ��� ���������� �������� ��

��� ����� ����� ��� ������������� �� ��� ���������

�� ���������� ������� ��L����� ������$�� ���� ��������

����������� ��� ����� ��� ��� � ��2 ����� ������

2���� ���J� ���� ��L���������

%�������� ��� � ���� ������ ���������� �� ���

������ �� ���������� ������� �� �� ������� �

������ ������� ���� ����������� ������� � �����

�������� ������ �� �� �� ��� ���� � ��������� ����

0���� ���� ���1� 8� ��� ���� �� ��� ������� ����� ����

�������� ����� ���������� �� � ������� ���������

�� ���� ������� ��� ���������� �� ����� �� �� �� ��

������ ��$�������� ��� �� ��� ������ �� ��� ��������� &����L����� � &3:< ��� &3:� ���� �������

��� ������ �� �� ��������� �$�� �� ��� ��� ����������

������������ ��� ��������� $����� �� ��� &3: ����

������� ��� ��� $������ ���������� �� ��� ���

���������� �� ����� A�

����� �� !�"����

��� ������� 2��� �� ����� ������� ������ ���

���������� ��� ��� ����� ��� �� ������� (� &�����

0����I$���������1� %�� ��� :���� 0��� ���I

�������1 ��� 6������ &������������� 8��� ���

&(M � ����� ���2��� ������ �������� ����������

��� ��� ��� ������� ��$������� �� �����������

���������� #����� ������ ��� ������� �� �����2

�� &����� 0J IJ ����1 ��� ��� ���������� ���

��������$� ����������� �� ��$�� ����2��� ������L����

����2��� ���J��������� ��� 2���������� ��������

��� ������� ���� �����J����� �������� ��� ��������

&(M ���� ��� ���� ������������

���� 2��� 2�� ������� � ������ ���� M��$�����

��� ,������� �� #�� ;��� 0M,#;1� ��� &����K�

,������� �� 8�$������������ &����RSJ��� ��S������

0&',8&)�1 �� ���������� ��"� )���� �� � �������

���������� �� &',8&)��

��#�������

<4= �� ;���� ;� ;������ #������ 4-A 04@+A1 *A-�

<*= ��%� ;��2 � &� 6��������� �� !������ 5������� 5��� ��

���� *B 04@E/1 B/-�

<H= ��%� ;��2 � �� "�������� �� ������ D� ���J����� D� 5����

&���� *HB 04@B41 *B*E�

<+= ��%� ;��2 � �� "�������� �� "�������� �� ������ D� ���J��

���� D� 5���� &���� *HB 04@B41 *BH+�

<E= ��%� ;��2 � �� "�������� D��� %������� D� 5���� &���� *HB

04@B41 *B++�

<B= ��%� ;��2 � D��� %������� �� "�������� D� 5���� &���� *HB

04@B41 *B+A�

</= T� #������ ,� ����� D� &���� 8�$���� BE 04@A-1 *@-�

<A= ;� �������� �� ���� � %� #������� D� (������ �� ��$���

������� ���� H/ 04@AE1 +-4�

<@= 6�&� T��� ;� (�������� 8� ;������� (�"� 5����� ��)� #����

���� "�&� ������� (���� ,��� ����� #��� M#� @4 04@@+1 /*@B�

<4-= ;� �������� 6�&� T��� U�� :�$��� � ������� ���� @+ 04@@@1

*/4�

<44= D� ������� �� %������� D� #��� !��� ������ A- 0*---1 4BEE3

4BEA�

<4*= ���� 5���� #�D� #�������� �� (������� 'V � !������ 8�%� &������

���� D� ���� #������ 0��������1 E-+ 0*---1 4*/34H@�

<4H= 8M(�&38M5 &��������� �� 5���������� ,������������

5���������� @ 04@/-1 H+/4�

<4+= D�#� 5����� � D��� (���� ��D� :����� D� ��� &���� #��� 4-*

04@A-1 @H@�

<4E= ��D� !������ %��� ������� :�5� #�������� %�)� #�������� ����

����� D��� &��������� 6�%� U�����2���� D��� ��������� �

D��� ��)� #��������� D�&� 5������ #� "������ D��� �������

��"� "������� ��,� ������ ��&� #������ '� !������ D� �������

6� 5������ �� &����� �� &����� 5� ��������� &� (������� &�

������ #� &�������� D� '��������� %��� (��������� (�T� � ����

W� &��� �� ��������� "��� ������� ��"� ������� �� ������

$������� D�5� !�������� D� &�����2���� D�6� '����� ��%�

5������ 5�5� #������$� %� ;��� �� ;��������� (� (������� 8�

��������� �� %������� ��;� ������� "�D� !�� �� ������

���� ���;����� &�T� (���� �� ,��� ������� &� %��������

�� &����������� (����� %���� 5� D������� �� &���� ����

����� D�;� ������� &� %�������� �� :����%������ )�#�

�������� D��� (���� �������� � ��$����� ��/� %��������

8���� (���������� (�� 4@@A�

<4B= %��� &������ ��;� ���� )� "����� � U� #����� � �� (�������

��"� )����� 8�%� &��������� &�������������� ������� ������

������� �� ����� ������� ������ ����� ���������� ��������� ���

�����������

<4/= �� (������� D�%� ��� ��� �� ��K���� �� 6�$����� D�;� ��$����

D�!� ���������� 8�%� &��������� D� ��� &���� #��� 44H 04@@41

B*EB3B*BE�

<4A= ���� ����������� �� (������� (� &������� �� 6�$����� D�;�

��$���� 8�%� &��������� D� ���� #������ 0��������1 *AA

04@@H1 4B434A-�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9�+B

<4@= �� (������� 8�%� &��������� 8��� ��$� (� �� &���� 4+ 04@@E1

4*/34BA�

<*-= :��� 5������� ���� ���������� %� U��������� ��"� )����� '�

!������ (� &������� ;�;� ����� � &�(� #���� 8� D����� �� (�������

�� :������� 8�%� &��������� D� ���� #������ 0��������1 +BE

04@@@1 /@3@4�

<*4= #�D� ������� 6�&� #����� ��D� '9"������� (��� �������� D�

��� &���� #��� 4-B 04@A+1 B*+H�

<**= ���� #���� ;��� !������ "� &�2����� 8��� D� W������ &����

*@ 04@AB1 4*+4�

<*H= ��&� &����� #� ������ D� ���� #������ 0��������1 4AA 04@A@1

4E�

<*+= ��&�&����� #������� D����� #������ 0��������1 4@H 04@A@1 4�

<*E= �� :����%������ �� :����%������ ��D� !����� &� 5������ D�

(���� 8��� D� W������ &���� W������ 5���� # �� 4B 04@A@1

H44�

<*B= �� :����%������ �� :����%������ ��D� !����� &� 5������ D�

(���� D� ��� &���� #��� 44H 04@@41 E@A@�

<*/= �� 6�$����� D��;� ��$���� �� (������� 8�%� &��������� D� ���

&���� #��� 44E 04@@H1 AH*4�

<*A= 'V � !������ ���� ����������� D�:� ��� �� (������� �� :����S���

8�%� &��������� D� ���� #������ 0��������1 HB@ 04@@B1 4-E�

<*@= �� (������� 'V � !������ 8�%� &��������� &��� D� &���� /E

04@@/1 44*-�

<H-= 'V � !������ �� (������� D�!� ���������� �� :����S��� 8�%� &����

������ D� ���� #������ 0��������1 HH4 04@@E1 */�

<H4= �� (������� 'V � !������ 8�%� &��������� D� &����� &���� 4/

04@@B1 A*4�

<H*= �� (������� 'V � !������ 8�%� &��������� D� ��� &���� #��� 44A

04@@B1 /A-@�

<HH= #�D� #�������� �� (������� 'V � !������ ��"� )����� 8�%� &������

���� D� ���� #������ 0��������1 +@/ 0*---1 H@�

<H+= �� 5���� #�D� #�������� 8�%� &��������� D� ���� #������ 0�����

����1 E-+ 0*---1 4*/�

<HE= ���� U������ :��� 5������� D��� 5��������� ��;� ���� ��

(������� 'V � !������ ��"� )����� D� ���� #������ 0��������1 E+-

0*--41 */4�

<HB= D�&� 6���� &�(� #���� �� (������� 8�%� &��������� &��� D�

&���� /A 0*---1 H@E�

<H/= %��� &������ ���� ����RS����� ��;� ���� )� "����� � ��

(������� &�(� #���� ��"� )����� 8�%� &��������� D� ���� #������

0��������1 EH/ 0*--41 H4@�

�+$+ !��#��� �� ��+ 5 6���� � $������� ��������� 7! �� ��8 �9� 7.���8 .�:9� +/