Область контакта с лигандом

в белке Bontoxilysin A

Семестры • Второй семестр • Область контакта с лигандом в белке Bontoxilysin A

Цинк в структуре белка Bontoxilysin A (PDB ID 3QIX)

Лиганд — молекула, обратимо связывающаяся с белком. Лигандом может быть любая молекула, в том числе и другой белок. Участок связывания лиганда на молекуле белка называется центром связывания, он подходит соответствующему лиганду по размеру, форме, заряду, а также по гидрофильности/гидрофобности [1].

Помимо двух цепей белка и молекул воды, в файле 3QIX.pdb описаны еще две структуры — ионы Zn²⁺ и молекула этиленгликоля (EDO), однако лигандами являются только ионы цинка, т.к. этиленгликоль часто используется как добавка для получения структуры белка [2]. Цинк является кофактором [3]. На рис.1 показано расположение этиленгликоля и лигандов в структуре белка, при наведении мыши остается только область контакта цепи А с лигандом.

Рисунок 1. Визуализация трехмерной структуры белка bontoxilysin A. При наведении мыши остается область контакта цепи А с лигандом. Показаны начало и конец каждой цепи, белок раскрашен градиентно, от светлого к темному по направлению цепи. Показаны лиганды. О получении градиентного изображения.

Область контакта с лигандом

Рисунок 2. Область контакта иона цинка с белком.

На рис.2 показана область контакта иона цинка с белком. В координационную сферу цинка входит два остатка гистидина (His223 и His227), глутаминовая кислота (Glu262) и молекула воды. Каталитическую роль играет глутаминовая кислота, расположенная в HEXXH-мотиве после первого гистидина (His-Glu-X-X-His) [4]. На рис.3 показаны длины связей между цинком и атомами в координационной сфере. Связь между цинком и глутаминовой кислотой децентрализована и "размазана" на три атома, как видно из рисунка.

Рисунок 3. Расстояния между атомами в координационной сфере и цинком.

Рис.2 (и рис.3 как его увеличенная копия) получен с помощью Jmol-скрипта. Скачать Посмотреть

Проект генно-инженерного эксперимента с белком Bontoxilysin A из структуры 3QIX

Предположив, что возможно точечно заменить любую аминокислоту в области связывания, я обдумал два варианта эксперимента. Бонтоксилизин А принадлежит к группе металлопептидаз, содержащих HEXXN-мотив, и входит в более узкую группу — клан MA, белки внутри которого характеризуются способностью отщеплять воду от пептида посредством иона цинка, связанного с двумя остатками гистидина и глутаминовой кислотой, аспарагином или гистидином [5]. Потеря характерных для клана MA особенностей приведет к потере необходимых свойств белка.

Сохранение белком способности связывать цинк: замена глутаминовой кислоты, входящей в координационную сферу цинка, на гистидин или аспарагин (см. описание клана МА).

Потеря белком способности связывать цинк: замена двух гистидинов мотива HEXXN на любой другой остаток.

Потеря белком каталитической активности (предположительно): замена глутаминовой кислоты в мотиве HEXXN на любой другой остаток.

Источники:
[1] Основы биохимии Ленинджера, т. 1
[2] http://zhanglab.ccmb.med.umich.edu/BioLiP/
[3] http://enzyme.expasy.org/EC/3.4.24.69
[4] http://merops.sanger.ac.uk/about/glossary.shtml#HEXXH
[5] http://merops.sanger.ac.uk/cgi-bin/clansum?clan=MA