Вернуться на страницу семестров

D3 (нахождение гидрофобных кластеров)

Задание 1. Поиск гидрофобных кластеров в структуре белка 3OES

✧ Для выбранной ранее ГТФазы RhebL1 с PDB-кодом 3OES, с помощью сервера Сlud были найдены гидрофобные кластеры при варьировании параметров порога расстояния и порога размера кластера. На рисунках 1-5 представлены полученные результаты. А сразу под рисунками таблицы с наблюдениями и значениями некоторых параметров.

Рисунок 1. Distance threshold = 5.4 Å, Show clusters not smaller than 3 atoms (параметры стоят по умолчанию). Видны 4 гидрофобных кластера

Distance threshold	Show clusters not smaller than Х atom	Кластеры	Комментарии
5.4 Å	3	core1 (319 atoms) - золотой core2 (8 atoms) - синий core4 (7 atoms) - розовый core3 (4 atoms) - бордовый	Один большой кластер и 3 мелких кластера на краях. С такими параметрами (по умолчанию) подтвердили тот факт, что белок имеет сильные гидрофобные взаимодействия внутри себя и способен поддерживать своё нативное состояние

Рисунки 2-3. Distance threshold = 4 Å, Show clusters not smaller than 5 atoms. Белок показан с двух сторон.

Distance threshold	Show clusters not smaller than Х atom	Кластеры	Комментарии
4 Å	5	core18 (31 atoms) - золотой core11 (15 atoms) - синий core4 (9 atoms) - розовый core9 (7 atoms) - бордовый core7 (6 atoms) - фиолетовый core3 (6 atoms) - голубой core23 (6 atoms) - красный core24 (5 atoms) - желтый core12 (5 atoms) - оранжевый	При Distance threshold = 4 Å, видим, что кластер (core18 - золотой), который был основным для параметров по умолчанию, сосредоточился в самой "жесткой" белковой части, а именно в ядре, образованном несколькими α-спиралями и β-тяжами. Также видны и другие гидрофобные кластеры

Рисунки 4-5. Distance threshold = 4.7 Å, Show clusters not smaller than 5 atoms. Белок показан с двух сторон.

Distance threshold	Show clusters not smaller than Х atom	Кластеры	Комментарии
4.7 Å	5	core4 (136 atoms) - золотой core3 (112 atoms) - синий core1 (12 atoms) - розовый core2 (11 atoms) - бордовый core5 (8 atoms) - фиолетовый core10 (7 atoms) - голубой core7 (7 atoms) - красный core9 (6 atoms) - желтый core11 (5 atoms) - оранжевый	Был взят порог между тем, что по умолчанию, и самым строгим. При таком пороге видно 2 больших гидрофобных кластера (core4 - золотой и core3 - синий). Также на рисунке слева между 4-мя кластерами есть просвет, в котором сидит лиганд (анолог GTP), который участвует в гидролизе, поэтому это место открыто для молекул воды и кластеров здесь нет

✧ Вывод к заданию 1: при самых свободных параметрах (по умолчанию) подтверждено, что белок поддерживает себя внутренними гидрофобными контактами. При самых жестких параметрах, показано, что в белке есть более "жесткая" часть - гидрофобное ядро. И наконец, было показано, что между кластерами есть место, где на поверхность выходит лиганд, к которому могут подойти молекулы воды.

Задание 2. Поиск гидрофобных кластеров в структуре третьей-бета киназы гликоген синтазы человека, с PDB кодом 1H8F.

✧ Данная киназа состоит из 2-ух цепей: A & B. В задании надо было показать гидрофобные кластеры на интерфейсе двух цепочек белка, что продемонстрировано на рисунках 6-9. Информация о кластерах в таблице под рисунками.

Рисунки 6-7. Distance threshold = 4.7 Å, Show clusters not smaller than 5 atoms. Слева показаны 2 цепи белка 1H8F (А - салатовым и В - металлическим цветами). На рисунке справа показан самый большой гидрофобный кластер, образующий "восьмерочку", таким образом образуя гидрофобный контакт между цепями, но с дыркой в центре. Что интересно, так это то, что вокруг этой дырки сидят 2 молекулы лиганда - 4-(2-HYDROXYETHYL)-1-PIPERAZINE ETHANESULFONIC ACID.

Рисунки 8-9. Distance threshold = 4.7 Å, Show clusters not smaller than 5 atoms. Не менее интересным оказался тот факт, что разные мелкие гидрофобные кластеры находятся между четко отгороженным большим кластером. На рисунке слева показаны все гидрофобные кластеры, за исключением того, который был на рисунке выше. На рисунке справа показаны все гидрофобные кластеры белка 1H8F

Distance threshold	Show clusters not smaller than Х atom	Кластеры	Вывод
4.7 Å	5	core7 (1004 atoms) - золотой core21 (60 atoms) - синий core22 (60 atoms) - розовый core3 (60 atoms) - бордовый core2 (41 atoms) - фиолетовый core6 (20 atoms) - голубой core24 (20 atoms) - красный core5 (18 atoms) - желтый core25 (7 atoms) - оранжевый core9 (7 atoms) - серый core23 (6 atoms) - зеленый core15 (6 atoms) - болотный core10 (6 atoms) - бирюзовый core4 (5 atoms) - изумрудный core18 (5 atoms) - лазурно-розовый	На примере белка, состоящего из двух цепей, были показаны гидрофобные кластеры. Благодаря гидрофобным контактам, белок поддерживает связь между субъединицами. В поддержании этого контакта играет роль большой кластер, соединяющий 2 цепи. Другие более маленькие кластеры 2-ух цепей задают каталитические центры, создавая гидрофобные ядра. Было также замечено, что в центре большого кластера есть дырка, вокруг которой сидят 2 молекулы лиганда. Это можно объяснить тем, что поскольку этот белок киназа, он может своими лигандами взаимодействовать с другими белками, которые нужно фосфорилировать, и после этого взаимодействиями, как-то менять свою конформацию так, что возможно будет проводить фосфорилирование в активных центрах.

Исправления. На примере ГТФ-связывающего белка Obg с PDB-кодом 1LNZ, состоящем из двух доменов, было показано разделение на эти домены по гиброфобным кластерам (рисунки 10 и 11).Параметры: Distance threshold = 5.4 Å и кластеры не менее 10 атомов.

Рисунки 10-11. На рисунке слева показаны 2 самых больших гидрофобных кластера, которые занимают большую часть домена, это: core 1 (золотой) и core 9 (синий). На изображение справа показаны все домены: core 5 (pink), core 4 (dark red), core 29 (violet), core 38 (blue), core 2 (red), core 23 (yellow)

✧ Вывод: видно, что домены можно разделить по гидрофобным кластерам (за счет чего и работает алгоритм Detective), однако в доменах есть очень длинные петли, а за ними скрыты гидрофобные кластеры, которые обособляются от остального домена.