Умения. d1. Определение вторичной структуры.

1. Stride.

Альфа-спирали

PDB-файл
Stride-файл

Рассмотрим и сравним аннотацию вторичной структуры из pdb-файла и данные, полученные алгоритмом Sride

Pdb файл:

HELIX    1   1 ASN A   53  MET A   64  1                                  12 
HELIX    2   2 PRO A   75  TYR A   79  5                                   5 
HELIX    3   3 ASN A   81  THR A  103  1                                  23 
HELIX    4   4 THR A  109  GLY A  138  1                                  30 
SHEET    1   A 2 MET A  39  ALA A  43  0                                     
SHEET    2   A 2 GLN A  70  TYR A  73 -1  O  TYR A  73   N  MET A  39        

Stride:
LOC  AlphaHelix   ASP    54 A      MET     64 A                            2LH8
LOC  AlphaHelix   GLN    82 A      THR    103 A                            2LH8
LOC  AlphaHelix   GLU   110 A      ASP    137 A                            2LH8
LOC  Strand       MET    39 A      ALA     43 A                            2LH8
LOC  Strand       GLN    70 A      TYR     73 A                            2LH8
LOC  TurnI        VAL    76 A      TYR     79 A                            2LH8

Как можно заметить, все бета-тяжи размечены одинаково, а вот альфа-спирали как правило, имеют небольшие различия на краях. Кроме того, Stride не выделил небольшую альфа-спираль, которую мы рассмотрим подробнее.
Рассмотрим 75-79 остатки, где в файле pdb аннотирована спираль, которую stride не нашел.

ASG  PRO A   75   41    C          Coil    -57.56    149.66      58.2
ASG  VAL A   76   42    T          Turn    -71.91    -11.40       7.2
ASG  ASP A   77   43    T          Turn    -55.16    -34.16      70.4
ASG  GLN A   78   44    T          Turn    -86.71      4.13     120.5
ASG  TYR A   79   45    T          Turn   -131.60    171.32      67.8

Как мы видим, углы phi и psi поворота на краях этой короткой спирали сильно отличаются от типичной области карты Рамачандрана, но справедливости ради, все спирали, аннотированные в файле и stride, на краях имели менее типичные углы, а середине участка 75-79 углы вполне альфа-спиральные.
Как было замчено, небольшие различия аннотации краев других спиралей можно объяснить отклонениями углов phi и psi от нормы для альфа-спиралей. В этом случае stride придерживается более жестких требований к этим углам, чем авторы структуры.

Рассмотрим сами атомы в структуре. Если это альфа-спираль из 5 остатков, мы увидим 2 водородных связи...

Рис. 1. Область спорной спирали в структуре 2LH8. Линиями показаны спорные остатки, скелет из Ca-атомов на этом участке показан серым. Водородные связи изображены желтым пунктиром.

Как можно заметить, положенные водородные связи на месте, кроме того, stride предполагает на этом месте поворот (76-79 остатки). По-моему, общий ход а-углеродных атомов здесь указывает, что никакого поворота нет, а наоборот, идет спиралеобразное вращение, то есть, налицо альфа-спираль, однако, утверждать наверняка сложно.

Бета-листы

В структуре единственный бета-лист, его разметка совпала в структуре и Stride, ниже приведено ее изображение и аннотация Stride.

Рис. 2. бета-лист структуры 2LH8 по аннотации файла и Sride. Линиями показаны остатки, скелет из Ca-атомов на этом участке показан коричневым. Водородные связи изображены желтым пунктиром.

ASG  GLN A   70   36    E        Strand   -145.37    158.11      49.7
ASG  VAL A   71   37    E        Strand   -130.70    137.62       3.0
ASG  TYR A   72   38    E        Strand   -111.55    130.46      53.1
ASG  TYR A   73   39    E        Strand   -133.68    154.75       6.6

ASG  MET A   39    5    E        Strand   -145.16    129.50     108.2
ASG  LEU A   40    6    E        Strand    -75.16    118.86      81.3
ASG  GLY A   41    7    E        Strand    -65.20    -37.98      16.8
ASG  SER A   42    8    E        Strand    132.27   -176.72      78.3
ASG  ALA A   43    9    E        Strand    -68.45    144.88      56.8

Обратим внимание на странные углы поворота Ser42, который в структуре немного отклонен от основной ломаной линии тяжа. В остальном все смотрится естественно.

1. SheeP.

Тот же PDB-файл был подан серверу SheeP.
Программа верно определила наличие двух тяжей, формирующих лист, при этом один из них оказался короче на один остаток (Рис 3), чем указано в PDB-файле и аннотировано Stride. Как можно заметить, остатки 72 и 40 не связаны водородной связью, что верно (Рис 2 и 6).

Рисунок 3. Найденный SheeP бета-лист

Рисунок 4. Аннотированные SheeP вторичные структуры (обратим внимание, спирали, обсуждаемой выше, нет).

К сожалению даже после того, как я разрешил в настройках безопасности запустить Jmol-плагин, запуск выдал какую-то ошибку, поэтому я доделал задание в PyMol.

Рисунок 5. Бета-лист структуры 2LH8. Цвета сфер вокруг Са-атомов соответствуют раскраске SheeP, линиями показаны остатки, относящиеся к этому бета-листу по данным Stride и разметке файла.

Рисунок 6. Бета-лист структуры 2LH8. Цвета скелета соответствуют раскраске SheeP, линиями показаны остатки, относящиеся к этому бета-листу по данным Stride и разметке файла, показаны водородные связи.

По рисункам 3 и 6 видно, что аннотация связей между листами у SheeP прошла хорошо, но распределить все остатки к разным хребтам программа не смогла.
По рисункам 5 и 6 визуально похоже, что хребты в данном бета-листе должны чередоваться, как это обычно бывает.
По-видимому, проблема возникла из-за нетипично повернутого Ser42, который в результате покрасился в желтый.

Судя по рисунку 6 и составу остатков, входящих в бета-лист, размеченный красным остаток смотрит в гидрофильную область, а желтые остатки обращены в область гидрофобного ядра. Это в первую очередь ясно из Val71, остатка, соседнего с красным.
Собственно, из остатков 70-73 в раствор смотрят 70-й и 72-й остатки, как видно по рисунку 6, а в цепи 40-43 Met40 и Gly42 направлены скорее в область гидрофобного ядра.

Резюмируя, SheeP справился с аннотацией взаимодействующих остатков бета-листа, наполовину раскрасил остатки по их расположению с разных сторон от плоскости листа, от нетипичного для бета-листа остатка Ser42, вероятно, во многом зависят определяемые параметры выхода.

На страницу 7 семестра