Weitere Studien zum Helix-Dipol-Modell: Auswirkungen einer freien α‐NH3+ oder α‐COO− Gruppe auf die Helixstabilität

Zusammenfassung Interaktionen zwischen den α‐Helix-Peptid-Dipolen und geladenen Gruppen in der Nähe der Enden der Helix wurden in einer früheren Studie als ein wichtiger Faktor für die Stabilität der α‐Helix identifiziert. Die Ladung des N-terminalen Restes des C-Peptids aus Ribonuklease A wurde hauptsächlich durch das Ändern der α‐NH2-Schutzgruppe variiert, und die Korrelation zwischen Helixstabilität und N-terminaler Ladung wurde nachgewiesen. Eine alternative Erklärung für einige dieser Ergebnisse ist, dass die Succinyl- und Acetyl-Schutzgruppen die Helix durch Wasserstoffbindung an eine ungesättigte Hauptketten-NH-Gruppe stabilisieren. Das Helix-Dipol-Modell wird hier mit Peptiden getestet, die entweder freie α‐NH oder α‐COO− Gruppen enthalten und keine anderen geladenen Gruppen, die mit ähnlichen pKa-Werten titrieren würden. Dieses Modell sagt voraus, dass α‐NH3 und α‐COO− Gruppen die Helix destabilisieren und dass die destabilisierenden Wechselwirkungen elektrostatischer Natur sind. Das Wasserstoffbindungsmodell sagt voraus, dass α‐NH3 und α‐COO− Gruppen selbst nicht helixdestabilisierend sind, sondern dass eine Acetyl- oder Amid-Schutzgruppe am N- oder C-Terminus die Helix durch Wasserstoffbindung an eine ungesättigte Hauptketten-NH- oder CO-Gruppe stabilisiert. Die Ergebnisse sind wie folgt: (1) Die Entfernung der Ladung von α‐NH3 und α‐COO− Gruppen durch pH-Titration stabilisiert eine α‐Helix. (2) Die Erhöhung der Helixstabilität bei der pH-Titration dieser Gruppen ist nahe der Erhöhung, die durch das Hinzufügen einer Acetyl- oder Amid-Schutzgruppe erzeugt wird. (3) Der helixstabilisierende Effekt der Entfernung der Ladung von α‐NH3 und α‐COO− Gruppen durch pH-Titration wird durch Erhöhung der NaCl-Konzentration abgeschirmt, und daher ist der Effekt elektrostaticher Natur. (4) Der Austausch der C-terminalen Amid-Schutzgruppe gegen eine Methylester-Schutzgruppe, die keine Wasserstoffbrücke abgeben kann, führt zu geringfügigen Änderungen der Helixstabilität.