Занятие 1

Выбранная структура: 1ST9.
Для структуры есть данные структурных факторов: см. сервис EDS.
Найдено 552 структурных гомолога, среди которых есть подходящие (см. PDBeFold.
Разрешение структуры из заголовка PDB-файла: 1.5 ангстрем.

Формат для хранения данных структурных факторов: .cif (Crystallographic Information File). Формат для хранения координат атомов: .pdb. Прямое соответствие между двумя файлами отсутствует, так как .cif - файл-результат эксперимента, который далее должен быть преобразован в данные об электронной плотности, а затем интерпретирован так, чтобы в центрах наибольшей плотности были атомы структуры. Поэтому ни цифры, ни поля, ни количество записей в двух этих файлах не должно быть похожим.

Из визуального сопоставления координат атомов и облаков электронной плотности (поверхность уровня 1.0) следует, что большая часть электронной плотности осталась незаполненной атомами:



Это может быть объяснено либо тем, что при кристаллизации около половины кристаллографической ячейки занимает растворитель - вода, либо соседствующие в решетке молекулы расположены достаточно близко.
В пользу первого суждения может быть отнесен тот факт, что некоторые сферические электронные плотности, подходящие под размеры молекулы воды, "пустуют":



Хотя на той же картинке видна молекула воды без электронной плотности под собой. Эта молекула могла быть добавлена на стадии обработки аминокислотной последовательности и структуры. Возможно, что в условиях кристаллизации белок гидратирован не полностью, поэтому были добавлены не наблюденные в эксперименте молекулы.

Рассмотрение аминокислотных последовательностей не дает полезной информации, кроме того факта, что атомы и связи между ними все-таки располагаются в центре электронной плотности:



Более интересно наблюдать за отдельными аминокислотными остатками:



А вот более интересный случай неоднозначной интерпретации электронной плотности (цепь A TRP72, сразу показано, как сжимается электронная плотность при увеличении уровня, показано на легенде слева от каждой картинки):



Видно, что в этом случае координаты атомов не соответствуют областям сгущения электронной плотности. Это происходит потому, что положение данного триптофана в кристалле не фиксировано. Из-за этого электронная плотность "размазана" в пространстве, и исследователям пришлось домыслить усредненное положение атомов.
Другие подобные случаи, но уже с тирозином и гистидином:



Вообще, из этих изображений видно, что атомы "достроены" и там, где уровень электронной плотности довольно небольшой. Это может происходить из-за остаточной подвижности фрагментов большой молекулы. Из примера с гистидином видно, что даже пептидный остов может быть определен неоднозначно, и атомы будут располагаться не в зоне максимального сгущения электронной плотности.