Восстановление кристалла из PDB файла

Задание 1

Кристаллографические характеристики записаны в строке CRYST1 PDB-файла. Первые три числа -- длины направляющих векторов кристалла, следующие три -- улы между ними, последнее -- количество молекул в ячейке кристалла. В моем случае молекул 18, что, как я понимаю, говорит о димерном состоянии белка, а за отдельные молекулы считаются цепи белка, которых как раз 9 и они почти одинаковы.

CRYST1 94.560 158.090 182.180 90.00 100.04 90.00 P 1 21 1 18

С помощью PyMol была восстановлена структура кристалла. На рис 1 можно посмотреть на него с трех сторон (примерно соответствующих плоскостям, перпендикулярным каждому из векторов). Белой линией обохначены грани ячеек, но каждый раз разных из класса возможных. В либом случае две молекулы содержатся в одной ячейке. Белым цветом отмечен исходный белок, вокруг которого строилось восстановление.

Рис 1. Восстановленная структура кристалла с помощью PyMol.

Видно по рисункам, что белок контактирует с четырмя другими белками кристалла и очень плотно. Все эти контакты сходны по характеру, я рассмотрела один из них. Он образован симметрично расположенными цепями: цепью G у исходного белка и H у достроенного. Симметричность заключается в том, что для пары сближенных аминокислот 1 из G и 2 из H есть сближенная пара 2 из G и 1 из H (рис 2). На рисунке показана только часть всего соединения, которое присутствует по всей длине цепи.

Рис 2. Межмолекулярные взаимодействия в клисталле (слева) и фрагмент такого взаимодействия с выделенным аминокислотными остатками и расстояниями между ними, если они не превышают 3.5.

Факт, что в литературе не описано не мономерная активность этого белка, симметричность взаимодействия, большие участки связывания -- все это заставляет меня сделать вывод о том, что данные связи носят исключительно структурный смысл, стабилизируя молекулы в кристалле.

Задание 2

В структуре 3HDD (два маленьких белка (гомеодомены из D.melanogaster) с ДНК), взятом из PDB, видна странная особенность: белок связан с самым кончиком ДНК и "свисает" в никуда (рис 3 слева). Если достроить соседнию ячейку кристаллаб становится понятно, как это получилось (рис 3 центр). Участок ДНК имеет липкие концы с двух сторон с Аденином с одной стороны и Тимином с другой. Эти нуклеотиды ДНК соседних участков образуют водородные связи, соединяя участки ДНК в почти полноценную цепь (только остов не соединен). А "свисающий" белок на самом деле образует множественные контакты с обоими участками ДНК (рис 3 справа).

Рис 3. Структура 3HDD из PDB слева. Она же с восстановленной соседней ячейкой кристалла по центру. Контакт двух участков ДНК из соседних ячеек и белка с ними справа.

Задание 3

"Asymmetric Unit" и "Biological Assembly" как правило у молекул совпадают, но есть исключения. Биологическая единица -- это то сочетание цепей белка, в котором, как предполагают ученые, этот белок выполняет свои функции в живой природе. А асимметричная единица - это минимальная часть молекулы, к которой можно применить преобразования симметрии такие, что кристалл переходит сам в себя (рис 4). На рисунке 4 показан пример ассиметрической единицы. При этом биологической единицей может быть и все содержимое ячейки целиком. На рис 5 и рис 6 приведены примеры структур, у которых эти два параметра не совпадают.

Рис 4. Пример асимметричной единицы в кристалле.

Рис 5. Структура 5J5R из PDB (белок GuaB2 delta-CBS из M. thermoresistible в комплексе с ингибитором VCC234718). Асимметричных единиц (справа) 4 в одной биологической единице (слева).

Рис 6. Структура 5HGP из PDB (гексамерный белок из HIV-1 CA в комплексе с гексакарбоксибензолом). Асимметричных единиц (справа) 6 в одной биологической единице (слева).