Восстановление "экспериментальной" электронной плотности
Рис. 1. Mustela putorius furo
Общая информация о выбранной структуре
Для работы была выбрана кристаллическая структура интерлейкина-2 европейского домашнего хорька (Mustela putorius furo, Рис. 1). Интерлейкин-2 (IL-2) является плейотропным цитокином. Этот белок, вырабатываемый Т-клетками в ответ на антигенную или митогенную стимуляцию, необходим для пролиферации Т-клеток и других действий, важных для регуляции иммунного ответа.
Сам же хорек является ценным животным объектом для исследования ряда вирусных заболеваний человека, таких как грипп, вирусы Хендра и Нипа.
Информация о структуре: PDB ID 4zf7, разрешение 1.893 Å.
Перед началом работы было проверено соответствие выбранной структуры требованиям:
- Доступность для скачивания файла с электронной плотностью на странице структуры на сайте PDBe и доступность файла с экспериментальными данными РСА;
- Наличие подходящих структур белков, сходных с одним из белков модели: в таблице с находками есть 5 или более разных белков с 0.8 Å ≤ RMSD ≤ 3.0 Å и 69 ≤ Nalign ≤ 124 (от 50% до 90% числа а.о. 4zf7);
- Наличие статьи, опубликованной по результатам расшифровки.
Электронная плотность вокруг остова полипептидной цепи
Вся дальнейшая работа по визуализации и обработке структуры проводилась при помощи программы PyMOL. Для визуализации электронной плотности с различными уровнями подрезки (Рис. 2) были убраны боковые цепи.
Уровень подрезки — отклонение электронной плотности в данной точке R от среднего значения электронной плотности по ячейке M, выраженное в стандартных отклонениях от среднего значения σ, формула: Z = (R – M)/σ.
Рис. 2. Визуализация электронной плотности вокруг остова полипептидной цепи, выполненная в программе PyMOL
Из Рис. 2 видно, что уже на уровне подрезки 1.5σ появляются участки цепи, не вписанные в сетку электронной плотности. Однако, можно заметить, что до уровня обрезки 3.5σ такие участки ограничиваются N- и C-концами, а также экспонированными петлями.
Электронная плотность вокруг трех различных аминокислотных остатков
Для сравнения электронной плотности на уровнях подрезки 1.0σ, 1.5σ и 2.0σ были выбраны 3 остатка: Arg36(A), Phe123(B) и Pro45(A). Аргинин находился ближе всех к краю структуры, фенилаланин — ближе всех к ценрту. Полученные изображения можно увидеть ниже на Рис. 3-5.
Рис. 3. Визуализация электронной плотности вокруг Arg36(A), выполненная в программе PyMOL
Рис. 4. Визуализация электронной плотности вокруг Phe123(B), выполненная в программе PyMOL
Рис. 5. Визуализация электронной плотности вокруг Pro45(A), выполненная в программе PyMOL
Все 3 остатка наилучшим образом вписаны в электронную плотность на уровне подрезки 1.0σ. Из рис. 3-5 можно сделать 2 главных предположения. Во-первых, а.о. с края структуры держат электронную плотность хуже, чем те, что ближе к центру. Во-вторых, боковые цепи, содержащие кольца, держат электронную плотность лучше, чем не содержащие колец.