Кристалл, альтернативные положения, B-фактор

 Белок, обсуждаемый в этом практикуме (расшифровка 6IJY в PDB), - человеческая 7,8-дигидро-8-оксогуанинтрифосфатаза или гидролаза окисленных нуклеотидов (MTH1). MTH1 предотвращает встраивание окисленных нуклеотидов в ДНК-цепь, приводящее к мутациям - некомплементарным взаимодействиям. Данный фермент катализирует реакции отщепления пирофосфата от 8-oxo-dGTP и 2-oxo-dATP.
 А ещё его кристаллизовали в условиях микрогравитации на МКС!

Задание 1. Альтернативные положения.

 Рассмотрим два альтернативных положения гистидина (134-ый остаток цепи В).

 У одного из азотов в кольце гистидина водорода в данном случае нет, так как кристаллизация проходила при нейтральном рН, а рК радикала у гистидина = 6. Если водород находится при NE2, то этот азот является донором водородной связи c кислородом концевой карбоксильной группы остова цепи (принадлежит валину-156). Связь расположена в плоскости кольца гистидина.

 На рисунке 2 видно, что гистидин-134 в альт-локе В не образует связей с окружающими его остатками, так как находится на довольно большом для этого расстоянии.
 Посмотрев на получившиеся изображения, я предположила, что более стабильным в данном случае является альт-лок А, при котором гистидин-134 образует Н-связь с валином-156, в отличие от альт-лока В, при котором взаимодействий с окружением не наблюдается.
 В .pdb-файле указана следующая населенность: 0.62 для альтернативного положения А и, соответственно, 0.38 для В. Я ожидала большего перевеса значения населенности в сторону положения А, но, возможно, из-за подвижности концевого участка цепи связь с валином-156 может пропадать, поэтому альт-лок А встречается не сильно чаще, чем В.

Задание 2. В-фактор.

 Величина В-фактора отражает подвижность атома. На рисунке 3 видно, что внутренние участки белковой глобулы, формирующие стабильные вторичные структуры (в данном случае в основном β-листы), имеют низкие значения В-фактора (покрашены синим), в то время как подвижные концевые участки цепей, находящиеся на поверхности белка, а также выступающие наружу петли имеют высокие значения В-фактора (покрашены красным). В разные моменты времени (в разных ячейках кристалла) атомы с низкими значениями В-фактора будут находиться практически в одних и тех же местах, а положение атомов с высокими значениями В-фактора будет немного различаться, поэтому смоделировать их местонахождение удастся с меньшей точностью.

 На рисунке 4 представлен аргинин-151, атомы радикала которого имеют высокие значения B-фактора. Это говорит о том, что боковой радикал остатка подвижен. Лишь при уровне подрезки 0.5 отображение ЭП покрывает все атомы радикала (и то ни о каких четких сферах вокруг атомов речи не идёт, хотя разрешение у расшифровки - 1.04 Å), а при повышении уровня подрезки отображение ЭП сохраняется лишь на концевых азотах (они более электроотрицательные). Видимо, в разных ячейках кристалла атомы данного бокового радикала занимали немного разные положения, поэтому во время эксперимента сигнал от этих атомов не был усилен в той же степени, что сигнал у менее подвижных остовных атомов, например, и поэтому значения ЭП в областях, которым соответствуют положения атомов этого радикала в данной модели, не сильно выше среднего по кристаллу. Положения атомов с высокими значениями В-фактора устанавливаются по значениям ЭП с меньшей точностью.

Задание 3. Соседи по кристаллу.

 Я обнаружила 9 уникальных участков взаимодействий маджентовой молекулы с окружающими (взаимодействие оранжевой молекулы с маджентовой аналогично таковому у маджентовой с циановой, соответственно). У серой молекулы радикал аргинина-151 расположен не так, как у маджентовой, поэтому при взаимодействии "серая - маджентовая" связь Arg(151)-Thr(94) возможна, а при взаимодействии "маджентовая - ярко-зелёная" - нет. В силу этого я посчитала оба случая уникальными.
 Ниже представлен коллаж из изображений всех взаимодействий (на последнем изображении две области взаимодействия - с циановой и с ярко-зелёной молекулами).

 На последнем изображении я показала радикалы некоторых остатков, которые могут обеспечивать гидрофобное взаимодействие молекул. В остальных участках соприкосновений молекул также имеются области гидрофобных взаимодействий.
 В клетке белок МТН1 существует в виде мономера, что, по-моему, согласуется с его функциональной ролью. Образование гомо-олигомеров этого белка при физиологических условиях вряд ли возможно - в растворе наружные полярные аминокислотные остатки скорее будут взаимодействовать с растворителем, а области гидрофобных взаимодействий в участках соприкосновения молекул в кристалле слишком малы, чтобы обеспечивать олигомеризацию в клетке.