Материалы к занятию 4

Перед началом выполнения упражнений заведите директорию Practice4, скопируйте файл AA.xls, созданный на предыдущем задании, в новую директорию.

Заведите протокол - файл Protocol.txt. В протокол запишите дату и вносите краткую информацию о том, что сделано по каждому заданию.

Протокол должен быть понятен "постороннему" - человеку, не видевшему сами задания.

 
     

 

  1. Сравнение разных шкал гидрофобности

    Разные методы оценки гидрофобности боковых групп приводят к разным шкалам гидрофобности, три из числа наиболее популярных можно найти в файлах AA_Eisenberg.txt, AA_K&D.txt, AA_Hexp.txt на диске Р.

    Задание. Определить, боковые радикалы каких аминокислот описаны как гидрофобные (или гидрофильные) во всех 3-х шкалах.

    Создайте новый лист книги AA.xls и назовите ее HPhob. Скопируйте на него 3 разные шкалы гидрофобности. Каждую шкалу отсортируйте по количественной оценке гидрофобности. В каждой из шкал выберите значение, наиболее близкое к 0 и закрасьте ячейку серым цветом. Все ячейки с бoльшими числами закрасьте красным, а с меньшими, - зеленым.

    Отсортируйте все 3 шкалы по названиям аминокислот. Соедините шкалы в одну таблицу.
    Добавьте столбец, показывающий гидрофобность/гидрофильность каждой аминокислоты. В первой ячейке этого столбца создайте формулу, результатом вычисления по которой будет

    1
    		 , если для данной аминокислоты оценки гидрофобности во всех трех шкалах больше нуля,
    -1
    		 , если все три оценки меньше нуля,
    0
    		   в остальных случаях.

    Скопируйте формулу в остальные ячейки столбца.

    Подсказка: формулу удобно создавать на основе функций "IF" ("Если") и "AND" ("И"). Сначала воспользуйтесь мастером функций, чтобы выяснить синтаксис функций IF и AND (можно внести "пробные" формулы в какие-нибудь ячейки и посмотреть, что появится в строке состояния). Затем вызовите мастер функции IF и впишите правильные формулы в соответствующие поля.
    Будем называть "гидрофобными" аминокислоты, получившие "1", "гидрофильными" - получившие "-1". В протокол внесите полученные списки гидрофобных и гидрофильных аминокислот.

    (*) Сравните полученные результаты с таблицей "Общепринятое мнение о свойствах аминокислот" (на розданных материалах к занятию 4). Впечатления от сравнения опишите в протоколе.

  2. Сравнение относительного содержания гидрофобных аминокислотных остатков в разных выборках белков

    На листе HPhob ниже таблицы со шкалами создайте новую таблицу вида:

    Аминокислота Среднее содержание остатка "Согласованное мнение" 3-х шкал гидрофобности
    в протеоме E.coli в бактериальных транспортерах класса ТС.2а
    А 0,12    
           
           

    Данные о среднем аминокислотном составе мембранных белков класса TC.2A Вы найдете в файле AA_F.tm на диске Р. В последнем столбце приведите полученную в упр.1 качественную оценку гидрофобности аминокислоты ("1", "-1" или "0"). В ячейках ниже таблицы создайте формулы для вычисления отношения количества гидрофобных к количеству гидрофильных аминокислот для обеих выборок белков.

    Подсказка: имеет смысл отсортировать таблицу по оценке гидрофобности.

    В протоколе приведите результаты и опишите ваши выводы и наблюдения.

  3. Диаграмма, иллюстрирующая аминокислотный состав Вашего белка в сравнении со средним аминокислотным составом протеома E.coli

    Создайте новый лист в книге и назовите его "Comparison". На нем нужно создать таблицу вида:

    Аминокислота Количество остатка в .......
    (имя Вашего белка)    		 Частота остатка в ......
    (имя Вашего белка)
    А 45 0,10
    С 3  
         

    Добавьте к таблице справа четвертый столбец, в котором против каждой аминокислоты будет стоять число 0,05. Что значит это число, нетрудно догадаться. Столбец нужно озаглавить.
    Выделите таблицу и вызовите мастера диаграмм. Среди типов нестандартных диаграмм выберите смешанную диаграмму - гистограмму ("столбики") и график, построенные на одной оси. На каждом шаге используйте возможности мастера диаграмм для создания понятного рисунка. Диаграмма должна иметь общее название, разумную легенду, понятные подписи осей.

    В протоколе опишите самые существенные, на Ваш взгляд, отличия:

    а) среднего аминокислотного состава протеома кишечной палочки от равномерного распределения аминокислотных остатков;
    б) аминокислотного состава Вашего белка от среднего.

  4. (*) Средний электрический заряд боковых групп при разных значениях рН

    В рабочей книге создайте лист pКа_рН. Импортируйте данные о рКа (см. файл рКа.txt на диске Р). Удалите пустые строчки: боковые группы этих аминокислот не могут быть заряженными. Создайте таблицу вида:

    Амино-
    кислота    		 Русское название Заряд боковой группы pKa боковой группы Что вычисляем ? Значения рН
    [ X-Н ] [ X ] 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
    R
    Аргинин
    +1
    0
    12,5
    [ X ] : [ X-H]
    		=10 в степени (рН-рКа)                      
    Средний заряд
    		 =выберите формулу из файла Help.doc                      
                                       

    Сначала определите, какой заряд, положительный или отрицательный, может нести боковая группа данной аминокислоты (рассмотрите структурную формулу аминокислоты) и в соответствии с этим:

    1. запишите в столбец "XH" заряд протонированной формы боковой группы, а в столбец "X"- заряд депротонированной формы;
    2. выберите одну из 2-х формул (в конце розданных Вам материалов к занятию 4) для вычисления среднего заряда.

    После этого приступайте к исследованию зависимости заряда боковых групп от рН.

    Подсказки:
    1. Оператор возведения в степень - ^.


    2. Подумайте, какие ссылки надо сделать абсолютными для того, чтобы формулы стали разумными для всех остатков и всех значений pH. С помощью копирования формул заполните таблицу.


    3. Рекомендуем ограничиться 2-мя знаками после запятой, а также воспользоваться автоподбором ширины столбца.


      4. Договоримся считать, что при соотношении форм большем или равном 100:1 доминирует первая форма. Красным цветом залейте ячейки, соответствующие доминированию положительно заряженной формы, синим - отрицательно заряженной. Желтым (зелёным) цветом залейте ячейки, в которых соотношение положительно (отрицательно) заряженной и незаряженной форм варьирует в диапазоне от 0,01 до 100.

      Рассмотрите получившуюся таблицу и определите, боковые группы каких аминокислот могут быть отрицательно заряженными. Для каждой из таких аминокислот запишите (в протоколе) их русские названия и диапазон значений рН, в котором доминирует заряженная форма. Выполните то же для случая положительного заряда.