Водородные связи в структуре белка Inorganic Pyrophosphatase (идентификатор PDB 1YGZ) из генома бактерии Helicobacter Pylori штамм J99 в программе Jmol

Водродные связи являются наряду с гидрофобными взаимодействиями основным механизмом поддержки вторичной структуры (α-спирали или β-складчатого листа). Водородные связи имеют слабую энергию связи, в разы меньше чем ковалентные связи, но они выигрывают в количестве. Их в десятки раз больше чем солевых мостиков или дисульфидных связей. На рисунке 1 показана структура и образование водородных связей в молекулах воды. По сути, везде где на одном из атомов в растворе имеет лишняя электронная плотность, а на другом недостаток, образуются "водородные" связи. img1

Рисунок 1. Механизм образования водородных связей в молекулах воды и структура этой связи. Рисунок взят с сайта Сайт лекции по органической химии университета Джамби, Индонезия.

Выданный мне белок с идентификатором 1YGZ тоже не исключение. Тут множество водородных связей. Далее я буду приводить рисунки из Jmol и подписи к ним. На рисунках подробно все показано. Начнём с α-спирали. img1

Рисунок 2. Внешний вид водородных связей, удерживающих α-спираль. img2

Рисунок 3. Образование водородной связи в α-спирали между валином и серином

Как видно из рисунка 3, акцептором протона (при этом будучи донором плотности) является атом кислорода из гидрокси-группы радикала серина - 159, а донором протона (акцептором плотности) атом азота аминогруппы валина-163.
Теперь рассмотрим структуру посложнее - β-складчатый лист. На рисунке 4 изображено параллельный β-лист из друх тяжей. img3 Рисунок 4. Внешний вид водородных связей, удерживающих β-складчатый лист.

img3

Рисунок 5. Образование водородной связи в параллельном β-листе из двух тяжей.Длина связи 0,28 нм.

В данном случае, селенометионин - 39 образует две водородные связи с карбоксильными группами радикалов аспарагиновой и глутаминовой кислот. Теперь рассмотрим структуру β-лист из 3 тяжей, двое из которых паралелльный, а третий антипараллельный. img4

Рисунок 6. Образование водородных связей в параллельном β-листе из двух тяжей. Длина связей в среднем 0,29нм.

Как видно, глицин - 55 и аланин - 70 из разный тяжей способны образовать две водородные связи за счет CO и NH (карбокси и амино групп). Аналогично всё происходит и между параллельным и антипараллельным тяжем. Там водородная связь образуется за счет CO тирозина - 54 и NH глутаминовой кислоты - 20.


Просвиров Кирилл. 2013.