Разметка вторичной структуры

Знакомство с укладками

Дано 10 структур. На рисунке 1 показано их изображение, выровненное по одной из структур.

Из рисунка видно, что структура имеет схожую третичную структуру. Явно видны 3 альфа-спирали и бета-лист у всех структур. У некоторых есть дополнительные альфа-спирали на концах полипептидной цепи (розовая, синяя структура). Возможно, эти малые спирали не играют значимой роли для белка.

Работа с разметкой вторичной структуры в ручном режиме

На рисунке 2.1 показан фрагмент антипараллельного бета-листа, который по-разному размечен у двух структур белка. Видно, что бирюзовый бета-лист заметно длиннее, чем зелёный.

Рассмотрим структуры по отдельности:

"Зелёная" структура:

На рисунке 2.2 показано изображение бета-листа с размеченными водородными связями между остовом.

На рисунке видно, что остов среднего тяжа образует водородные связи с остовами других тяжей. Некоторые из них, например, связи между валином-606 и метионином-619 можно назвать полноценными мостиками, свойственными антипараллельному бета-листу.

Вержний тяж в данной структуре достаточно короткий и искривлённый. На рисунке показано, что это связано с тем, что глицин-617, вместо образования второй водородной связи с валином-608, искривляется так, что азот глицина-617 не может быть донором водородной связи для кислорода валина-608. Этим донором становится азот лейцина-616 - структура последовательных бета мостиков нарушается - участок не размечается как бета-тяж.

"Бирюзовая" структура:

На рисунке 2.2 показано изображение бета-листа с размеченными водородными связями между остовом.

На рисунке видно, что остов среднего тяжа образует водородные связи с остовами других тяжей, причём они гораздо лучше: средний тяж образует мостики на всём своём протяжении.

Верхний тяж также образует изгиб на глутамате-406, но гораздо больше аминокисот образует мостики со средним тяжом.

Странно, что здесь оба соседних остатка (глицин-405 и глутамат-406), образующие водородную связь с одним аспартатом-401, размечаются как бета-лист, а в предыдущей структуре лейцин-616 в похожей ситуации (вместе с глицином-617 образуют связь с валином-608) не размечается как бета-лист.

Работа с разметкой вторичной структуры в автоматическом режиме

Для каждого из 10 pdb была сгенерирована разметка вторичной структуры с помощью mkdssp и расчитана склонность каждого типа аминокислоты образовывать тот или иной тип вторичной структуры.

Конечный результат представлен здесь

Описание некоторых примеров:

1)Глутамат (57%) заметно чаще образует альфа-спирали, чем бета-листы и петли. Это может быть связано с тем, что альфа-спирали данных структур располагаются снаружи белка и контактируют с молекулами воды и, следовательно, требуют гидрофильные остатки в своём составе. Также у некоторых структур есть спирали на концах полипептидной цепи, которые могут преимущественно состоять из гидрофильных аминокислот.

2)Валин (53%) заметно чаще образует бета-листы, чем альфа-спирали и петли. Это может быть связано с тем, что бета-лист данных структур проходит сквозь белок, и боковые радикалы его остатков могут образовывать гидрофобные взаимодействия.

3)Глицин (81%) заметно чаще образует петли, чем альфа-спирали и бета-листы. Это может быть связано с тем, что, не имея бокового радикала, он может преимущественно находиться в местах, функционально незначимых, или в местах искривления полипептидной цепи, чем зачастую и являются петли.