Ниже представлена визуализация сайта связывания лиганда T2G c белком главной протеазы коронавируса Sars-COV-2 (PDB ID: 5REL), полученная с помощью системы PyMOL из PDB структуры. Связывание лиганда происходит предположительно за счет четырех взаимодействий с аминокислотными остатками в составе протеазы. T2G связывается дисульфидным мостиком с радикалом 145-ого цистеина, также образуются две водородные связи с участком остова белка между 142-ым аспарагином и 145-ым цистеином. Четвертым возможным контактом является стэкинг-взаимодействие с 41-ым гистидином протеазы.
Изображение 1: сайт связывания лиганда T2G c белком главной протеазы коронавируса Sars-COV-2, PDB ID: 5REL (лиганд обозначен голубым цветом).
Ссылка на сессию.
Рассмотрены две структуры одного и того же белка, соответствующие двум кристаллографическим расшифровкам (PDB ID: 1NWZ и 2QWS). При первом рассмотрении структуры практически не различаются между собой, не считая небольших расхождений в составе элементов вторичной структуры, к примеру, первая &alpha-спираль 2QWS включает на один аминокислотный остаток (16-ALA) больше. Если сравнить для данных белков поверхности на уровне подрезки 3 видно, что карта электронной плотности 1NWZ намного плотнее, более того, даже на уровнях 4 и 5 на карте 1NWZ присутствует заметное количество областей, в то время как карта 2QWS на советующих уровнях почти пустая. На уровне 1, где показаны регионы ЭП с меньшей разницей сигнала и шума карты двух белков не различаются значительно по насыщенности, однако карта 2QWS менее читаема, она состоит из овалов неправильной формы, тогда как в электронной плотности 1NWZ хорошо различимы очертания отдельных атомов. При сравнении электронных плотностей командой volume также видна разница. Электронная плотность 1NWZ чище, более сконцентрирована, на ней хорошо видны шарики, соответствующие единичным атомам. Для визуализации был выбран участок с 95 по 104 аминокислотный остаток. Этот участок в обеих расшифровках имеет одинаковый аминокислотный состав и находится между двумя &beta-тяжами. Ниже приведены изображения, на которых показана электронная плотность, соответствующая остову выбранного участка в различных расшифровках. На уровне подрезки 3 (изображение 2) отчетливо видно разницу в качестве расшифровок. В расшифровке 2QWS почти отсутствует электронная плотность соответствующего качества, и только на уровне 1 (изображение 4) можно видеть очертания ЭП большинства атомом, однако границы значительно менее четкие чем в расшифровке 1NWZ. В 1NWZ даже на уровне три явно видна электронная плотность всех атомов остова. Сделанные наблюдения согласуются со значениями, приведенными в базе данных RSCB PDB: разрешение плотности 1NWZ равно 0.82 ангстрема, а плотности 2QWS — 2.5 ангстрема. Разрешение 1NWZ приблизительно в три раза меньше, то есть данная карта позволяет различить объекты значительно более тонко.
.png)
Изображение 2: электронная плотность соответствующая остову участка белка с 95 по 104 аминокислотный остаток на кристаллографической расшифровке 1NWZ (уровень подрезки 3).
.png)
Изображение 3: электронная плотность соответствующая остову участка белка с 95 по 104 аминокислотный остаток на кристаллографической расшифровке 2QWS (уровень подрезки 3).
.png)
Изображение 4: электронная плотность соответствующая остову участка белка с 95 по 104 аминокислотный остаток на кристаллографической расшифровке 2QWS (уровень подрезки 1).
Построена серия изображений белка главной протеазы коронавируса Sars-COV-2 (PDB ID: 5REL) с отображением электронной плотности на различных уровнях подрезки. На первом уровне подрезки (изображение 5) ЭП различима почти для всего остова, на втором (изображение 6) ЭП "исчезает" для краевых, выступающих из общей массы белка участков. На третьем уровне подрезки (изображение 7) эта тенденция сохраняется, электронная плотность видна для еще меньшего количества краевых участков, однако ближе к центру белка ЭП определена для многих атомов. Это может быть связано с тем, что в центральной области аминокислоты менее подвижны. Центральная часть белка более структурирована, там находится значительное количество &alpfa-спиралей и &beta-тяжей, то есть аминокислоты фиксированы взаимодействиями между собой сильнее, чем в краевых участках. Если покрасить белок по В-фактору и сравнить электронную плотность на первом (изображение 8) и третьем (изображение 9) уровнях подрезки видно, что краевые участки, с которых, как было замечено ранее, быстрее исчезает электронная плотность, также являются наиболее подвижными. При более близком рассмотрении небольшого участка белка (изображение 10) видно, что электронная плотность на разных уровнях распределена не одинаково. На втором уровне ЭП расположена равномерно вокруг всех атомов остова, а на третьем уровне она заметна в основном вокруг атомов азота и кислорода. Это может быть связано с тем, что ЭП в молекулах более смещена к более электроотрицательным атомам, поэтому при рентгеноструктурном анализе эти области дают сильный сигнал, а значит отображаются и на более высоких уровнях подрезки. Перераспределение электронов в молекуле описывает деформационная плотность.
Изображение 5: электронная плотность вокруг остова белка 5REL (уровень подрезки 1).
Изображение 6: электронная плотность вокруг остова белка 5REL (уровень подрезки 2).
Изображение 7: электронная плотность вокруг остова белка 5REL (уровень подрезки 3).
Изображение 8: электронная плотность вокруг остова белка 5REL с раскараской по В-фактору, наиболее подвижные области — оранжевые, наиболее фиксированные — голубые (уровень подрезки 1).
Изображение 9: электронная плотность вокруг остова белка 5REL с раскараской по В-фактору, наиболее подвижные области — оранжевые, наиболее фиксированные — голубые (уровень подрезки 3).
Изображение 10: электронная плотность вокруг остова фрагмента белка 5REL (уровень подрезки 2 обозначен оранжевым цветом, уровень 3 — голубым).
Рассмотрим также электронную плотность 5REL в области связывания с лигандом T2G. На данном участке наблюдается та же тенденция, что была указана ранее. С повышением уровня подрезки (изображения 11-13) электронная плотность раньше «исчезает» у атомов углерода, чем у атомов кислорода, водорода и серы. Атомы названной группы более электроотрицательны чем углерод, поэтому в органических соединениях электронная плотность перераспределена в их сторону, таким образом O, N и S дают более сильный сигнал, заметный даже на 3 и 4 уровнях подрезки (изображение 14).
Изображение 11: электронная плотность вокруг остова белка 5REL в области связывания с лигандом T2G (уровень подрезки 1).
Изображение 12: электронная плотность вокруг остова белка 5REL в области связывания с лигандом T2G (уровень подрезки 2).
Изображение 13: электронная плотность вокруг остова белка 5REL в области связывания с лигандом T2G (уровень подрезки 3).
Изображение 14: электронная плотность вокруг остова белка 5REL в области связывания с лигандом T2G (уровень подрезки 3 обозначен голубым цветом, уровень 4 - желтым).
Седьмой семестр (осенний семестр 2020)