Занятие 1. Электронная плотность. Рассеяние на электроне.


1. Выбор структуры.

Необходимо выбрать структуру из банка PDB, отвечающую некоторым критериям (важно на будущее).

В результате было отброшено нсколько белков, в том числе и белок из прошлых семестров (ACP_BACSU),
и выбрана последовательность пиридоксаминкиназы (пиридоксалькиназы) PDXY_ECOLI,
а точнее стрктура 1VI9.

2. Модель и файл структурных факторов PDB

Загруженный из PDB файл структурных факторов (Structure Factor) содержит 83552 строки записей,
из которых 43 – шапка с описанием, включающая описание элементарной ячейки (описание совпадает с визуализируемыми в PyMOL структурами),
остальное – строки с данными структурных факторов.

В элементарную ячейку целиком попало 2 белковых глобулы, модель насчитывает 9760 атомов.
Связь между структурными факторами и моделью лишь в том, что поседнюю можно получить,
используя данные структурных фактров, если решить фазовую и другие проблемы.

3. Изображение электронной плотности.

Основной файл в этом задании - сессия для PyMOL (СКАЧАТЬ).
С ее помощью можно получить и повращать полученную модель структуры.

Для визуализации электронной плотности полипептидной цепи (СКАЧАТЬ карту)
и отдельно четырех остатков, выбранных в качестве примера, были выполнены следующие команды: 
    fetch 1vi9
    
    load 1vi9.omap, 1vi9_map
    
    select backbone, backbone
    
    isomesh backbone_map, 1vi9_map, 1.5, backbone, carve=1.2
    
    sel ex_res, i. 49-52 and c. b
    
    isomesh ex_res_map, 1vi9_map, 1.5, ex_res, carve=1.8
Из них легко получить всю необходимую информацию о файлах, выбранных остатках (Lys49, Trp50, Tre51, Gly52),
проделанных действиях и выбранных параметрах подрезки электронной плотности (1.2 и 1.8).

После этого белок приобрел следущий вид:

sorry sorry
Рис. 1. Общий вид элементарной кристаллической решетки и моделей белка. Электронная плотность "скелета" с подрезкой 1.2 показана голубым, электронная плотность четырех остатков (см. выше) показана оранжевым, углероды боковых групп этих остатков покрашены в желтый. Рис. 2. Увеличенное изображение электронной плотности остатков K, W, T и G с подрезкой 1.8.


Из рисунка 1 можно заметить, что в элементарной ячейке присутствует две глобулы белка (скорее всего это решение авторов).
Также видно, что выбранные остатки модели и почти весь "скелет" вписываются в данные об электронной плотности, что говорит о достаточно хорошем качестве структуры.

Вместе с тем в стрктуре были замечены и варанты брака (Рис. 3),
например, некоторые боковые цепи были явно расположены достаточно произвольным образом.
На рисунке представлены остатки различного качества от высокого до очень низкого.

sorry
Рис. 3. Электронная плотность с подрезкой 1.2 (боковых цепей показана белым), "скелета" - голубым.
Зеленым покрашены атомы углерода интересующих остатков (слева направо: Glu, Arg, Glu, Met) различного качества кристаллизации.


Также интересно отметить, что используя команду 
    isomesh new_map, 1vi9_map, 1.5, backbone, 2.5
показывается электронная плотность почти во всем объеме ячейки, благодаря этому наглядно видно,
что в нее укладывается две структуры белка целиком и еще много других структур частично (особенности симметрии с лекции 2 в действии).

Для уже имеющихся моделей белка из общего интереса решил взглянть на область контакта,
где в районе максимального соприкосновения наблюдалось следующее (Рис. 4):
присутствовала водородная связь между Asp202 и Gly127
(по качеству эектронной плотности видно, что связь действительно приутствует во всем кристале).
Кроме того можно заметит, насколько прочнее в этой области зафиксировано положение воды.

sorry
Рис. 4. Электронная плотность с подрезкой 1.2 в области контакта структур.
Зеленым покрашены атомы углерода боковой цепи Asp202, от которого проведено расстояние до Gly127.






На страницу 7 семестра

© Aleshin Vasily