Качество структуры: PROCHECK, EDS, PDB

1) Программа PROCHECK

Выдача программы PROCHECK (карта Рамачандрана) для записи 1EYZ PDB:

остатков (отличных от глицина и пролина), попавших в предпочтительные области: 90.6%
попавших в допустимые области: 9.2%
в нежелательные области: 0.1%
в недопустимые области: 0.0%

Судя по карте Рамачандрана, модели, прелставленной в записи 1EYZ, можно доверять, поскольку большинство остатков имеют предпочтительные торсионные углы.

2) Значения RSR остатков структуры 2YWR

На сервере EDS нет информации для структуры 1EYZ, поэтому для выполнения задания использовалась запись 2YWR PDB - структура схожего фермента бактерии Aquifex aeolicus.

Согласно EDS, 10 остатков (5%) имеют большой Z-score по RSR. Один из этих остатков - аргинин 71 (RSR=0.242; коэффициента корреляции для электронной плотности = 0.668; Z-score = 2.150662). Изображение модели остатка и электронной плотности вокруг него (поверхность уровня 1 изображена желтыми линиями, уровня 0.5 - белыми):

Как видно из рисунка атомы этого остатка не очень хорошо вписаны в электронную плотность, так центры атомов O, NH1 и NH2 вылезли за пределы поверхности уровня 1, а центры атомов NE и CD - на поверхности уровня 1. Вероятно поэтому этот остаток имеет слишком высокое значение RSR (>0,1), низкое значение коэффициента корреляции между экспериментальной электронной плотностью и плотностью модели (<0,9), высокое значение Z-score (>2).

3) Показатели оптимизированной структуры 2YWR согласно EDS

R-values
Из записи PDB Вычисленные значения После оптимизации После полной оптимизации
R 0.2040 0.2052 0.1703 0.1628
R-free 0.2190 0.2185 0.2165 0.2121
σR-free 0.0036 0.0035 0.0035
R-free Z-score 9.36 -2.06 -3.43

R-values
	Из записи PDB	Вычисленные значения	После оптимизации	После полной оптимизации
R	0.2040	0.2052	0.1703	0.1628
R-free	0.2190	0.2185	0.2165	0.2121
σR-free		0.0036	0.0035	0.0035
R-free Z-score		9.36	-2.06	-3.43

После полной оптимизации значение R уменьшилось (улучшилось), так же незначительно уменьшился R-free (улучшился), однако разница между R и R-free возросла, что настораживает в отношении переоптимизации модели. О переоптимизации модели так же говорит отрицательный R-free Z-score.

WHAT_CHECK validation
Original PDB entry Conservatively optimised Fully optimised
1st generation packing quality¹ 0.101 0.211 0.182
2nd generation packing quality¹ -0.855 -0.543 -0.402
Ramachandran plot appearance¹ 0.273 0.547 0.553
Chi-1/Chi-2 rotamer normality¹ 0.239 0.610 1.067
Backbone conformation¹ -0.512 -0.623 -0.621
Bond length RMS Z-score² 0.292 0.649 0.634
Bond angle RMS Z-score² 0.750 0.764 0.748
Total number of bumps³ 41 29 22
Unsatisfied H-bond donors/acceptors³ 8 10 11

¹ Higher is better
² Should be lower than 1.000
³ Fewer is better

WHAT_CHECK validation
	Original PDB entry	Conservatively optimised	Fully optimised
1st generation packing quality¹	0.101	0.211	0.182
2nd generation packing quality¹	-0.855	-0.543	-0.402
Ramachandran plot appearance¹	0.273	0.547	0.553
Chi-1/Chi-2 rotamer normality¹	0.239	0.610	1.067
Backbone conformation¹	-0.512	-0.623	-0.621
Bond length RMS Z-score²	0.292	0.649	0.634
Bond angle RMS Z-score²	0.750	0.764	0.748
Total number of bumps³	41	29	22
Unsatisfied H-bond donors/acceptors³	8	10	11

После полной оптимизации улучшились показатели 1st generation packing quality и 2nd generation packing quality. Так же улучшились значения торсионных углов на карте Рамачандрана, значения торсионных углов ротамеров. Несколько ухудшилась конформация остова, показатели длины связей и валентных углов ухудшились, но остались в пределах нормы. Уменьшилось число слишком близко расположенных атомов. Увеличилось число неудовлетворенных доноров/акцепторов водородных связей (параметр ухудшился).

4) Полностью оптимизированная структура 2YWR

Визуально оптимизированная структура не сильно отличается от начальной. На рисунке - наложенные друг на друга начальная структура (красная) и полностью оптимизированная (зеленная), на переднем плане заметны различия в ориентации бета-тяжей.

Посмотрим как вписывается в электронную плотность остаток 71 оптимизированной модели:

На рисунке толстыми линиями изображен аргинин 71 оптимизированной модели, тонкими - аргинин 71 начальной структуры. Остаток оптимизированной структуры вписывается в электронную плотность лучше, так центр атома O, NE и CD располагается внутри поверхности уровня 1. Однако атомы NH1 и NH2 по-прежнему вылезают не только за пределы поверхности уровня 1, но так же и за пределы поверхности уровня 0.5.

Выдача WHAT_CHECK для структуры 2YWR PDB

В выдаче WHAT_CHEK для 2YWR содержится информация о молекулярном весе полимерных цепей, объеме элементраной ячейки и количестве молекул в ней; информацию о различных административных проблемах структуры (аминокислотные остатки в лигандах, ковалентные связи между различными полимерными цепями, остатки без боковой группы, перекрывающиеся группы); карта Рамачандрана; информация о вторичной структуре белка; неправильные валентные углы, связи, геометрия молекул; информация о B-факторе.....

WHAT IF позволяет отследить ошибки в структуре и предотвратить использование недостоверных данных в исследовании.