Восстановление кристалла

Задание 1. В структуре ГТФазы RhebL1 с PDB-кодом 3OES описать взаимодействия с белками из соседних ячеек, определяющие стабильность кристалла из белков

Рисунок 1. Кристаллографические данные из PDB-файла белка RhebL1. Первые 3 числа - длины направляющих векторов (72.665, 126.745, 41.356), затем 3 числа - углы между этими векторами, все равны 90°. Затем идет кристаллографическая группа симметрии - С 2 2 21. И количество молекул в ячейке (8). ГТФазы RhebL1 содержит только одну цепь А. Является мономером.

Команды, использованные для получения изображений 2,3 и 4. Все изображения кликабельны.

Рисунок 2. Молекулы соседних ячеек. Здесь фиолетовым показана центральная ячейка с белком RhebL1. Красным покрашены белки соседних ячеек.

Рисунок 3. Аналогичный рисунок, только зуммированный.

Рисунок 4. Белым цветом показаны контакты белка центральной ячейки с белками из соседних ячеек.

Нашел интересную базу данных GeneCards. Зашел в графу "Three dimensional structures from OCA and Proteopedia for RHEBL1 Gene".

В новом окне открылась информация о белке с моим PDB 3OES. Прошел по ссылке в поле: Structure-derived information -> Crystal Contacts, from CryCo at Weizmann Institute.

Получена аннотация всех изученных остатков, участвующих в контактах между ячейками на разных расстояниях Analysis of PDB entry 3OES. Сравнил результаты отсюда с теми, которые получил сам. На рисунке 5 изображена таблица (не полностью) с остатками, участвующими в этих взаимодействиях. Ниже я проверил, насколько они совпадают с тем, что увидел я.

Рисунок 5. Аннотация базы данных GeneCards всех изученных остатков, участвующих в контактах между ячейками на разных расстояниях.

1) Далее с помощью PyMol, показал более наглядно одно из взаимодействий (водородную связь), образующихся между белком центральной ячейки и белком из соседней. На рисунке 6 это показано.

Рисунок 6. Одно из взаимодействий (водородная связь), образующихся между белком центральной ячейки и белком из соседней. Фиолетовым изображен белок из центральной ячейки, красным - из соседней. Показана симметричная связь между /3OES//A/GLN`130/ и /sym03000000//A/GLN`130/, на расстоянии 3Å

Теперь вернемся к базе СryСo, на рисунке 7 видно, что данный контакт между белком центральной ячейки и соседней аннотирован в том же месте, которое нашел я, с минимальным расстоянием в 2.8Å, что не противоречит тому, что увидел я (3Å). Надеюсь, что заслужил бонус за то, что смог подтвердить то, что увидел, данными из специализированной, в этой области, базы данных :)

Рисунок 7. Информация о симметричном контакте между белком центральной ячейки и соседней, а именно: /3OES//A/GLN`130/ и /sym03000000//A/GLN`130/ (GLN130 vs. GLN130_sym) из базы данных СryСo. Минимальное расстояние, предсказанное СryСo составляет 2.8Å.

2) Еще с помощью PyMol обнаружил одно гидрофобное взаимодействие между белком центральной ячейки и соседней, а именно: /3OES//A/ILE`46/ и /symp03-10000//A/ILE`46 (ILE46 vs. ILE46_sym). На рисунке 8 это наглядно демонстрируется.

Рисунок 8. Одно из взаимодействий (гидрофобное), образующееся между белком центральной ячейки и белком из соседней. Фиолетовым изображен белок из центральной ячейки, красным - из соседней. Показана симметричная гидрофобная связь между /3OES//A/ILE`46/ и /symp03-10000//A/ILE`46, на расстоянии 3.6Å

Теперь снова вернемся к базе СryСo, на рисунке 9 видно, что данный контакт между белком центральной ячейки и соседней аннотирован в том же месте, которое нашел я, с минимальным расстоянием в 3.5Å, что не противоречит тому, что увидел я (3.6Å).

Рисунок 9. Информация о симметричном гидрофобном контакте между белком центральной ячейки и соседней, а именно: /3OES//A/ILE`46/ и /symp03-10000//A/ILE`46 ILE46 vs. ILE46_sym) из базы данных СryСo. Минимальное расстояние, предсказанное СryСo составляет 3.5Å.

Вывод: для ГТФазы RhebL1 были показаны 2 типа взаимодействий (водородная связь и гидрофобное взаимодействие) с соседними ячейками. Это дает новые представления об этом белке. Хоть он и не образует сложной и интересной четвертичной структуры, было интересно поиграть в PyMol с ячейками и их взаимодействиями. Также была изучена новая база данных CryCo,содержащая информацию о РСА (там есть файл структурных факторов, карты электронных плотностей, показаны взаимодействия между соседними ячейками и еще много чего).

Задание 2. Объяснить странное расположение белковых цепей в структуре ДНК-белкового комплекса 3HDD

Рисунок 10. Структура комплекса 3HDD, со странным расположением белковых цепей на краю.

Рисунок 11. Восстановленный с помощью команды symexp sym, 3HDD, 3HDD, 5, участок кристалла.

Вывод (мини): Как видно, странное расположение белковых цепей таковым уже не кажется (для структуры в центре на рисунке 11). На самом деле белковые цепи находятся не на краю, как показалось на первый взгляд, просто ДНК "продолжается" в соседней ячейке, но в PDB, конечно же, все пихать не будут. Странность развеяна, осталось только показать связи между соседними ячейками, чтобы наверняка сказать, что ДНК продолжается и белковые цепи взаимодействуют с этой продолжающейся ДНК. Вот будет весело, если это не так :) На рисунках 12 и 13 показаны взаимодействия между центральной ячейкой и соседними.

Рисунок 12. Показаны связи (белым) между содержимым центральной ячейки (фиолетовым) и соседними (красным). Команды почти такие же, как к первой части, дублировать еще раз не стал.

Рисунок 13. Показаны более наглядно связи (белым) между содержимым центральной ячейки (фиолетовым) и соседними (красным).

Вывод: Действительно, связи между соседними ячейками есть: белковая цепь центральной ячейки (фиолетовым) имеет связи (белым) с ДНК соседней ячейки (красным) на расстоянии примерно 3Å. Таких связей много. К сожалению, информации о данной структуре в CryCo нет, хотя это вполне несложная, но рутинная работа, вбить информацию о взаимодействиях между центральной и соседними ячейками. Насчет "странностей" написано выше в мини-выводах.