Структурные выравнивания. Структура/функция

Что это за белок?

Выданная структура белка представляет собой небольшой белок из 160 аминокислот, формирующий сендвич из альфа-спиралей и бета-листов. Скорее всего, он является единственным доменом, выполняющим одну функцию.

С помощью PDBeFold были найдены похожие структуры. Три из них были загружены и выровнены в PyMOL с исходной структурой. Из выдачи PDBeFold ясно, что искомая структура является человеческой матриксной металлопротеиназой, скорее всего коллагеназой-3.

Для функционирования белку необходимы ионы цинка и магния. На рисунке 1.1 показано, что в районе активного центра постоянно в одном месте находится ион цинка. На рисунке 1.3 находится схема реакции металлопротеазы из M-CSA. Из неё видно, что цинк является наиболее важным для выполнения функции белка. Он нужен для координации субстрата и молекулы воды, а также перечодного состояния. На схеме также изображены 3 гистидина, координирующие ион цинка и глутамат, депротонирующий молекулу воды и заставляющий её атаковать С-атом субстрата.

На рисунке 1.1 справа видно, каким образом функция белка реализуется на структурном уровне. Розовым на ней показан пептид из структуры 4FU4, который является субстратом реакции. Он становится дополнительным бета-тяжом для белка, что стабилизирует его.

На рисунке 1.4 показано изображение поверхности искомой структуры и молекулы ингибиторов и субстрат-пептид из структур-находок PDBeFold.

База CATH определяет искомую структуру как один домен, а именно каталитический домен коллагеназы (3.40.390.10 - Alpha Beta. 3-Layer(aba) Sandwich. Collagenase (Catalytic Domain). Collagenase (Catalytic Domain)), что соответствует приведённым выше рассуждениям.

Функциональный мотив

Запуск модифицированного поиска PDBeFold был произведён для искомой структуры, были выбраны 2 находки:

1) 2x7m - Металлопротеаза семейства Archaemetzincin археи Methanopyrus kandleri.

2) 5xbn - Днк-зависимая металлопротеаза Wss1 Saccharomyces cerevisiae.

Все три белка имеют схожую архитектуру и функцию, но действуют на разных субстратах (расщепляют разные пептиды). Для них можно выделить функциональный мотив HEXXHXXXXH, в котором три гистидина связывают ион цинка, и глутамат, который был нужен исходной структуре для депротонирования воды. Данный мотив согласуется с литературными данными.