Трехмерная структура белка

Bontoxilysin A

Семестры • Второй семестр • Трехмерная структура белка Bontoxilysin A

Jmol — программа-визуализатор для просмотра структуры молекул в трех измерениях. Написана на языке java; бесплатный дистрибутив можно скачать с официального сайта. При построении структуры белков работает, в частности, с файлами в формате .pdb.

С помощью различных команд настраивается графическое представление отдельных атомов и/или структур. Вариант изображения белка Bontoxilysin A (Подробнее о белке) представлен на рис.1

Анимированное изображение белка, позволяющее лучше представить его трехмерную структуру, можно посмотреть здесь

Jmol-скрипт

Команды в Jmol передаются интерпретатору с помощью командной строки. Отдельный файл расширения .spt, содержащий несколько команд, называется скриптом. Скрипт, создающий представленную выше визуализацию:

load 3QIX.pdb
select all
cartoons off
cpk off
wireframe off
select helix
cartoons 
color cartoons [52,73,94]
select sheet
cartoons
color cartoons [46,204,113]
select protein and not helix and not sheet
backbone 70
color backbone white translucent 0.8
cpk 80
wireframe 30
color cpk
color wireframe translucent 0.3
select Zn
spacefill 250
color silver
select EDO
spacefill 80
wireframe 30
color lightgrey
select [EDO]700:A.O1, [EDO]700:A.O2
color [179,13,22]
select water
spacefill 180
color [179,158,255] translucent 0.6
select Zn
label Zn
color label [52,73,94]
select [EDO]700:A.C1
label EDO
color label black
rotate Z 242
rotate X -2
rotate Y 4
zoom 90
background [218,236,255]
set antialiasDisplay ON
set antialiasTranslucent ON

Информация о структуре

Помимо информации о координатах каждого атома молекулы, pdb-файл также содержит информацию о молекуле в общем. С помощью интерпретатора командной строки bash, используя команду egrep '^TITLE|^SOURCE *.* ORGANISM_SCIENTIFIC|^COMPND|^HETNAM|^FORMUL|^EXPDTA|^REMARK *2 ' 3QIX.pdb | tr [A-Z] [a-z] > Zlobin_pr1.txt,
были выбраны нужные строчки. Полученная информация в ее изначальном виде представлена в табл.1, перевод — в табл.2.

Ранее в первом семестре я также работал с последовательностью аминокислотных остатков этого белка (файл NC_012563.gbk). Сравнение последовательностей из первого и второго семестра приведено здесь. Верхняя последовательность взята из файла первого семестра, нижняя — второго. На протяжении всей второй последовательности они практически идентичны, однако первая значительно длиннее второй. Это объясняется тем, что в структуре, описанной в файле 3QIX.pdb, приведена только "легкая цепь" белка (light chain), в то время как последовательность из первого семестра включает в себя "тяжелую цепь" (heavy chain), соединяющуюся с легкой дисульфидными мостиками.

На рис.2 цепи белка раскрашены градиентно от светлого к темному по направлению цепи, показано упрощенное изображение с вторичными структурами. Также показано расположение лигандов. Способ получения такой окраски белка описан здесь.

Элементарная ячейка и биологическая единица

Структура, рассматривавшаяся ранее, представляет собой элементарную ячейку кристаллической структуры и состоит из двух субъединиц. Из них только одна содержит лиганд этиленгликоль. В базе PDB также содержатся структуры biological assembles (что я перевел как "биологическая единица"), являющиеся макромолекулярными сборками — функциональной формой молекулы (например, функциональная форма гемоглобина состоит из четырех цепей, а для белка оболочки вируса — весь капсид). В .pdb файле информация о биологических единицах находится в разделах REMARK 300 и REMARK 350

Каждая из двух молекул элементарной ячейки является функциональной единицей. На рис.3 показана цепь, содержащая этиленгликоль.