Восстановление кристалла из PDB файла

Взаимодействие соседних ячеек

В pdb4nd1.ent в секции CRYST1 можно получить информацию об элементарной ячейке кристалла ЛДГ:


		CRYST1  94.816   94.816  185.072  90.00  90.00 120.00 P 32 2 1     12

Расшифровка:

CRYST1	94.816	94.816	185.072	90.00	90.00	120.00	P 32 2 1	12
(id секции)	\|a\|, Å	\|b\|, Å	\|c\|, Å	α=a^b, °	β = b^c, °	γ = c^a, °	P 3₂ 2 1, №154	шт/яч

a, b и с - направляющие вектора решётки, чьи длины равны её периоду. Кристаллографическая группа P 3₂ 2 1 - тригональная, №154 . На рис.1 представлено расположение молекул в ячейке. Вокруг каждой вершины треугольника 3 пары молекул повёрнуты на 120° друг относительно друга. Каждая пара - димер ЛДГ, а всего таких пар - 12.

Рис.1 Схема кристаллографической группы №154(P 3₂ 2 1)

Код для построения кристалла (pdb4nd1.ent загружен в PyMOL)

	 hide all
	 show surface
	 show cell
	 select real_A, chain A
	 color green, real_A
	 select real_B, chain B
	 color white, real_B
	 symexp cnt, pdb4nd1, (pdb4nd1), 16
	 select sym_A, cnt* and chain A
	 color palegreen, sym_A
	 select sym_B, cnt* and chain B
	 color gray50, sym_B

Рис.2 Две субъединицы ЛДГ покрашены в зелёный и белый цвета, визуализированы контуры элементарной ячейки

Рис.3 Достроен кристалл на расстоянии 16, симметричные субъединицы покрашены в серый и бледно-зелёный.
После достройки кристалла видно, что выделить элементарную ячейку не так-то просто.

Рис.4 Достройка с обратной стороны.
Число контактов с соседями у ЛДГ явно велико. Спрятав все субъединицы, кроме ближайшего димера, получим тетрамер ЛДГ:

Рис.5 Тетрамер ЛДГ
Добавив ещё один димер, сможем рассмотреть область, где число контактов не настолько велико:

Рис.6 Контакты между элементарными ячейками, поверхность

Рис.7 Контакты между элементарными ячейками, точечно-осевая визуализация

Странности расположения

В структуре 3hdd видно молекулу белка, висящую как бы в стороне от ДНК:

Рис.8 Висящая молекула белка справа от ДНК
В предположении, что так вышло просто потому, что на этом месте заканчивается элементарная ячейка, кристалл был достроен, и странность исчезла: белок встал между двумя ДНК, соединив одну из цепей двойной спирали по липким концам.

Рис.9 Молекула белка нашла своё место

Асимметрическая и биологическая единицы

Под биологической единицей понимается минимальная конфигурация белка, способная функционировать. Под асимметрической единицей понимается молекула белка, из которой с помощью различных преобразований движения (трансляционных и нетрансляционных) можно получить элементарную ячейку кристалла.
Разница на примере ЛДГ: биологически ЛДГ функционирует как тетрамер, однако для постройки кристалла в качестве асимметрической единицы взят гетеродимер:

Рис.10 Асимметрическая единица - гетеродимер ЛДГ

Рис.11 Биологическая единица ЛДГ - тетрамер
Можно показать разницу на примере С-концевого домена человеческого фактора элонгации митохондрий (pdb id: 5OL8, найден с помощью advanced search по числу биологических и асимметрических единиц)

Биологическая единица	Асимметрическая единица