В данном задании рассматривается структура (PDB ID: 5RHA), полученная в ходе работы консорциума PanDDA над способами связывания низкомолекулярных фрагментов с главной протеазой коронавируса Sars-COV-2.
На рис. 1 изображён исследуемый фрагмент T8M, ковалентно связанный с протеазой, и боковые цепи аминокислотных остатков, которые взаимодействуют с T8M. Так, CYS-145 и GLY-143 за счет за счет атомов азота в остове образуют водородные связи с атомом кислорода в T8M. Имидазольное кольцо в HIS-41 образует π-катионный стекинг с протонированным азотом в T80, также такое взаимодействие, возможно, наблюдается между тиофеновым кольцом в T8M и концевым атомом углерода (CE) в радикале MET-49. Скачать сессию PyMOL можно здесь.
Рис. 1. Визуализация лиганда T8M и взаимодействующих с ним боковых цепей аминокислотных остатков структуры 5RHA.
Структуры 4DOU и 6U66 представляют собой разные кристаллографические расшифровки одного и того же белка, попробуем сравнить их качество. Первое, что бросается в глаза - бóльшее кол-во молекул воды и отображение атомов водорода в структуре 6U66, что говорит в пользу этой структуры. Если сравнить электронную плотность около остова (например, около остова остатков 115-117, как на рис. 2) при уровне подрезки 1, то можно заметить что сетка mesh в 4DOU более рваная и неравномерная, чем в 6U66, благодаря чему можно предположить, что разрешение 4DOU хуже. Действительно, если мы обратимся к разрешениям этих структур, выложенных в БД PDB, то увидим, что разрешение 6U66 (0.99 Å) лучше, чем 4DOU (2.00 Å).
Рис. 2. Визуализация остовов остатков 115-117 структур 4DOU (A) и 6U66 (B) и их электронной плотности на уровнях обрезки 1 (серая сетка), 2 (оранжевая сетка) и 3 (синяя сетка).
Сравним особенности покрытия mesh-ом остова полипептидной цепи (PDB ID: 5RHA) в зависимости от уровня подрезки (параметра level).
На рис. 3 цепи покрашены по b-фактору, где синие участки цепи менее подвижные, а желтые - более. Видим, что в случае level=1 весь остов покрыт mesh-ом, при level=2 электронная плотность не сохраняется около желтых участков цепи (то есть наиболее подвижных), при level=3 покрытых mesh-ом участков еще меньше и около желтых участков mesh не сохраняется. Этот факт можно объяснить тем, что при PCA у подвижных молекул картина локализации электронной плотности оказывается более размазанной, чем у неподвижных, и поэтому на высоких уровнях подрезки mesh зафиксировать электронную плотность у мобильных участков полипептидной цепи часто не удается.
Рис. 3. Визуализация остова структуры 5RHA с окраской по b-фактору и ее электронной плотности на уровнях обрезки 1 (серая сетка, A), 2 (оранжевая сетка, B) и 3 (синяя сетка, C).
Теперь рассмотрим распределение электронной плотности в лиганде T8M (PDB ID: 5RHA) на рис. 4. На уровне подрезки 1 непокрытыми оказались некоторые атомы C, в частности в тиофеновом кольце, что, скорее всего, говорит о подвижности этого фрагмента относительно всего белка. При level=2 плотность не сохранилась вокруг бóльшего числа атомов C и преимущественно остались покрытыми mesh-ом атомы S, N и О. При level=3 электронная плотность сохранилась практически только около атома O.
Таким образом, дольше всего остаются покрытыми mesh-ем при увеличении уровня подрезки наиболее электроотрицательные атомы (S, O, N), которые стягивают на себя электронную плотность.
Рис. 4. Визуализация лиганда T8M структуры 5RHA и его электронной плотности на уровнях обрезки 1 (серая сетка, A), 2 (оранжевая сетка, B) и 3 (синяя сетка, C).
© Агаева Зара, 2020