Главная

Семестры

Мои проекты

Заметки

1. 3HDD

Анализ внутрикристаллических контактов

Модель 3HDD представляет структуру комплекса гомеодомена engraile и ДНК с разрешением 2.20 А. На изображении ниже две цепи белка представлены желтым и оранжевым цветами, а ДНК - бирюзовым.

Рисунок 1. Струтктура 3HDD

Для построения соседних асимметрических единиц применялась команда symexp . Эта команда позволяет получить изображение молекул ДНК из соседней ячейки, которая контактирует с цепью B белка. На рисунке можно увидеть границу ячейки, а также ДНК из соседних ячеек (показаны серым цветом).
Команда

symexp symd, dna, chain B, 4, 1

Рисунок 2. Молекулы ДНК из соседних ячеек в структуре 3HDD

Для отображения водородных связей между ДНК соседних ячеек и цепью В белка были использованы следующие команды:

select Bresid, byres (chain B within 3.5 of symd*)
select DNAresid, byres (symd* within 3.5 of chain B)
distance hbonds, Bresid, DNAredis, 3.5, 0, 2

На рисунках ниже можно увидеть водородные связи между цепью В белка и молекулами ДНК соседних ячеек (сначала общий план, затем две группы контактов подробно)

Рисунок 3. Изображение контактов цепи В белка с ДНК из асимметричных ячеек

Рисунок 3. Подробное изображение двух групп контактов

Выводы

На этом примере видно, что одной асимметрической единицы бывает недостаточно для анализа структуры. Визуализация молекул ДНК из соседних ячеек кристалла и выявление контактов белка с ДНК позволяют объяснить странное положение цепи В белка "на краю" двойной спирали ДНК асимметрической единицы.

1VLI

Модель 1vli описывает структуру белка spsE, принимающем участие в биосинтезе полисахаридной оболочки споры Bacillus subtilis. Разрешение структуры - 2.38 А. Асимметричекая единица состоит из мономера.

Рисунок 4. Структура 1vli

Рисунок 5. Молекулы соседних ячеек (белки на расстоянии 30А от исходной молекулы были скрыты для наглядности изображения)

Кристаллографические характеристики В поле CRYST1 записи PDB указаны кристаллографческие характеристики. Для модели 1vli эта строка имеет следующий вид:

CRYST1   70.578   70.578  205.359  90.00  90.00 120.00 P 32 2 1      6  

Первые три числа - значения длин направляющих векторов кристалла, следующие три - углы между направляющими векторами. Число молекул в ячейке равно 6. Название кристаллической группыы P 32 2 1 означает, что она относится к тригональным группам. Эта группа ацентрическая, хиральная, енантиоморфная, и параллелограм, содержащий ассиметрическую ячейку: 0<=x<1; 0<=y<=1/2; 0<=z<=1/3. Для этой группы характерны следующие операции симметрии:

symmetry= X,Y,Z
symmetry= -Y,X-Y,Z+2/3
symmetry= Y-X,-X,Z+1/3
symmetry= Y,X,-Z
symmetry= X-Y,-Y,1/3-Z
symmetry= -X,Y-X,2/3-Z

Анализ внутрикристаллических контактов Для того, чтобы обнаружить водородные связ и полярные взаимодействия меожду белками соседних ячеек, использовались следующие команды:

symexp symp, 1vli, 1vli, 3, 1
select a, byres (1vli within 3.5 of symp*)
select b, byres (symp* within 3.5 of 1vli)
distance hbonds, a, b, 3.5, 2

Рисунок 6.Соседние молекулы

Рисунок 7. Контакты, образуемые с соседними молекулами Примечательно, что контакты, образуемые с "левой" и "правой" молекулой от исходной на Рисунке 7 - абсолютно симметричные, с "нижней" молекулой белка образуется две группы контактов, но каждая из них симметрична по принадежности остатков к одному из белков. С "верхней" молекулой водородных связей не обнаружилось.

Рисунок 8. Контакт с "левой" молекулой. Остатки, принимающие участие: GLN273 - ARG348, GLU270 - GLN313, GLU277 - GLN313, THR276 - LYS314 (здесь на первом месте идут остатки из молекулы sym*)

Рисунок 9.Контакты с "нижней" молекулой. Первая группа контактов (левая) - LYS367 - ARG348, LEU366 - ARG348, LYS367 - SER345 ( а также симметрично со сменой принадлежности остатков белкам). Вторая группа контактов (правая) - ARG166 - GLU157, HIS162 - GLU157, ALA202 - SER287 (и симметрично).

Также следует рассмотреть гидрофобные взаимодействия. Гидрофобные остатки были выделены оранжевым цветом. Видим, что такие взаимодействия присутствуют только с молекулой белка, находящейся "сверху" от исходной (от нас - правый верхний угол). Это объясняет отсутствие водородных связей между ними.

Рисунок 10. Гидрофобные контакты с соседними молекулами

Выводы
Анализ взаимодействий белка с соседними в кристалле молекулами позволяет получить более полное представление о структуре. Рассмотрение и визуализация этих контактов в 1VLI позволила получить представление о взаимодействиях (водородных и гидрофобных) молекул соседних ячеек. При отсутствии водородных взаимодействий наблюдаются гидрофобные, и наоборот.