Совмещение структур

Поиск структурных гомологов белка 4r5f

Осуществлялся поиск с помощью сервиса PDBeFold. Информация о трёх отобранных структурах представлена в табл.1.

Название структуры	Название белка и организм	RMSD	Длина выравнивания в % от длины 4r5f
4r5f	CYSTEINE DESULFURASE ISCS FROM A. FULGIDUS	0.00	100
1p3w	E. COLI ISCS	1.12	91
3lvj	E.COLI ISCS-TUSA COMPLEX	1.19	91
4isy	ISCS FROM MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS	1.23	87

Табл.1 Характеристики отобранных структур.

Выравнивание

Сервис PDBeFold сделал структурное выравнивание (рис.1). Структуры похожи и хорошо совмещаются. Программа Jalview сделала выравнивание последовательностей алгоритмом Muscle. Оба выравнивания похожи, но в некоторых колонках есть различие. Например, 333я позиция в структурном выравнивании - консервативный серин, а в выравнивании последователньностей этот серин не выровнен (рис.2). Глядя на структуру, становится понятно, что этот серин выровнен и структурное выравнивание отражает действительность (рис.3)

Рисунок 1. Совмещение структур

Рисунок 2. Сравнение множественных выравниваний, полученных из пространственного совмещения структур и программой Muscle. Оранжевой рамкой выделена консервативная колонка 333 Ser

Рисунок 3. Пространственное совмещение 333 Ser

Совмещение по заданному выравниванию

Для выполнения задания я взяла альфа- (d115-204) и бета- (e114-242) цепи из структуры Т-клеточного рецептора 2bnq. Задача: выровнять их структуры друг относительно друга. Для этого я построила карты бета-листов сервисом SheeP . Карты приведены на рис.4.

a	б

Рисунок 4.Карты бета-листов белка 2bnq, построенные сервисом SheeP. а. Карта участка 115-204 цепи D; б. Карта участка 114-242 цепи Е.

Я не знаю, какой из цистеинов образует дисульфидную связь, и решила, что, возможно, все. Поэтому я выбрала по одному случайному в каждом бета-листе: 137й в цепи D и 143й в цепи Е. Далее я попыталась выровнять эти цистеины, и вся остальная стуктура должна была выровняться благодаря этому. Результат работы можно увидеть на рис.5 и в файле.

a	б

Рисунок 5.Совмещение альфа- и бета-цепей структуры 2bnq. Розовым - альфа-цепь, зеленым - бета. а. Область цистеинов, по которым производилось совмещение, и их соседей; б. Весь белок.

Скрипт для PyMol:
fetch 2bnq
create 2bnq_alpha, 2bnq and chain D and resi 115-204
create 2bnq_beta, 2bnq and chain E and resi 114-242
hide everything, 2bnq
select alpha, 2bnq_alpha and resi 124-126+136-138+177-179 and name CA
select beta, 2bnq_beta and resi 124-126+142-144+189-191 and name CA
pair_fit alpha, beta

Бета-листы выровнены, но далеко не идеально. Попытавшись вообразить, как должно было бы выглядеть идеальное выравнивание, я поняла, что у бета-цепочка содержит больше бета-тяжей, поэтому выравнивание и не получилось. Лучше его сделать было невозможно. Петли и альфа-спирали не совпадают совершенно. Можно сделать вывод, что топологии у белков разные.

Гибкое и жесткое структурные выравнивания

У сервера Posa есть страничка с примерами, один из них - кальмодулин. На рис.6 представлено сравнение жёсткого выравнивания трёх кальмодулинов и гибкое выравнивание тех же белков. Видно, что гибкое выравнивание получилось гораздо лучше. По данным Posa: в жестком структурном выравнивании есть 67 общих аминокислот, а в гибком 132.

a	б

Рисунок 6.Гибкое и жесткое структурные выравнивания трёх кальмодулинов. а. Жёсткое выравнивание; б. Гибкое выравнивание.