На главную

PDB ID - 5R83
На картинке изображено связывание лиганда c главной протеазой коронавируса. По моему мнению в формировании этого взаимодействии наибольшую роль играют две водородные связи: между азотом пиридинового кольца лиганда и His 166 и между кето группой лиганда и α аминогруппой GLU-166.
Меньшую роль играет взаимодействие между Ser-144 и пиридиновым кольцом лиганда. Кроме того оба подписанных на изображении метионина способствуют формированию гидрофобного кармана, в котором располагается гидрофобное бензольное кольцо лиганда, что может говорить о наличии гидрофобных взаимодействий.

Сcылка на сессию, соотвествующую отрендеренному изображению

Скачанные структуры 4X5P и 5L4V сильно различаются по внешнему виду ассиметрической ячейки. Ассиметрическая ячейка 4X5P состоит из одной молекулы белка, в то время как у 5L4V в ассиметрической ячейке находится 3 молекулы белка. Группы симметрии таким образом для этих двух кристаллов отличаются в случае 4X5P - P 21 21 21 в случае 5L4V - P 1 21 1. Эти различия можно объяснить использованием различных условий кристаллизации и разных лигандов. Кроме того очевидно, что кристалл 4X5P содержит грраздо больше молекул воды, чем кристалл 5L4V.

Ассиметрическая ячейка 4X5P (слева) и 5L4V (справа)

Разрешение X в случае РСА отражает способность человека глядя на карту электронной плотности уверенно вписать в нее аминокислотную последовательность и различить объекты (атомы) на расстоянии Х. Исходя из этого определения струкрура 4X5P имеет разрешение лучше, чем 5L4V, потому что на ней хорошо видны "шарики" соответствующие отдельным атомам, в то время как в случае 5L4V отдельные атомы плохо различимы. Этот вывод согласуется с PDB, согласно которому разрешение 4X5P - 1.00 Å, a 5L4V - 2.99 Å.

Электронная плотность вокруг остова аминокислот 100-110 на уровне подрезки 2; carve 1.7 слева и 1 справа

В случае 5L4V электронная плотность формирует низкополигональные облака, которые не полностью покрывают остов, что снижает доверие к расшифровке, заставляя исследователя предполагать, где находится "непокрытый" атом. Чаще всего хорошо покрытыми оказываются атомы кислорода в пептидной связи. По моему мнению для этого есть несколько причин:

• У кислорода больше электронов, чем у азота и угледора и больше радиус орбиталей
• Кислород в составе α спирали или β листа (как в этом случае) формирует водородную с азотом в составе пептидной связи других аминокислот, что стабилизирует структуру
• Вследствие резонанса пептидная связь плоская, что в какой то степени ограничивает подвижность кислорода и мешает размазыванию плотности

Еще одним важным отличием структуры 5L4V от 4X5P является невозможность различить вклады отдельных атомов в облако электронной плотности, что не дает нам полной уверенности в том, что вы вписываем нужные атомы в нужное место в облаке.
Электронная плотность 4X5P, наоборот выглядит очень сглаженной, покрывает почти все атомы остова и позволяет нам хорошо определить положение конкретных атомов, ведь каждый атом выгялит как отдельный шарик.

5R83, раскрашенный согласно элементам структуры (бирюзовый - α спирали, фиолетовый - β листы, розовый - неструктурированные регионы) с подрезкой на уровне 1 carve 2

5R83, раскрашенный согласно элементам структуры с подрезкой на уровне 2 carve 2

5R83, раскрашенный согласно элементам структуры с подрезкой на уровне 3 carve 2

Первыми перестают быть покрытыми meshем неструктурированные регионы, расположенные на поверхности белка и небольшие структурированные регионы (α спираль в правом верхнем углу) также расположенные на поверхности белка. Это связано с тем, что эти участки лабильны и по видимому в кристалле существуют белковые молекулы с разными конформациями этих лабильных участков. Это приводит к тому, что электронная плотность размазывается по области пространства, которую занимают возможные конформации и поэтому раньше пропадает при увеличении уровня подрезки.

Уровень подрезки - 0; carve - 1.7

Уровень подрезки - 0.5; carve - 1.5

Уровень подрезки - 1; carve - 1.9

Уровень подрезки - 2; carve - 2.0

Уровень подрезки - 3; carve - 2

На уровне подрезки 1 плотностью остается непокрытым бензольное кольцо лиганда, в том время как остальная часть структуры оказывается покрытой. По видимому, это связано с тем, что кольцо является наиболее подвижной частью данной молекулы вследствие отсутствие каких либо контактов между белком и бензольным кольцом, способных ограничить число возможных конформаций и препятствовать размыванию электронной плотности.
Уже на уровне подрезки 2 покрытыми электронной плотностью остаются только атом кислорода кето группы и атом азота пиридинового кольца. Дальнейшее увеличение уровня подрезки до 3 приводит к тому, что электронная плотность остается только на атоме азота пиридинового кольца. Можно заметить что покрытие электронной плотностью дольше всего сохраняется у атомов, которые были отмечены мной в первом задании как наиболее вероятные кандидаты на формирование контактов с белком. Контакты с белком у конкретных атомов приводят к тому что подвижность атома ограничивается и электронная плотность меньше размазывается. Тот факт что на уровне подрезки 2 плотность покрывает оба взаимодействующих с белком атома, а на уровне 3 только азот пиридинового кольца, вероятно говорит о том, что взаимодествие с белком наиболее сильно именно с атомом азота.