Работа в программе RasMol

Пространственная структура yDAF_BACSU (PDB ID 1NSL)


Заголовок структуры: TRANSFERASE

Название структуры: CRYSTAL STRUCTURE OF PROBABLE ACETYLTRANSFERASE

В документе представлены следующие цепи макромолекул:

Идентификатор цепи Число остатковНазвание молекулыКомментарии
A184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE REMARK 465 MISSING RESIDUES
THE FOLLOWING RESIDUES WERE NOT LOCATED IN THE EXPERIMENT. (RES=RESIDUE NAME; C=CHAIN IDENTIFIER; SSSEQ=SEQUENCE NUMBER; I=INSERTION CODE.)
RES C SSSEQI
ALA A 41
GLU A 42
ASN A 43
PRO A 44
GLU A 180
GLY A 181
GLU A 182
LYS A 183
ALA B 41
GLU B 42
ASN B 43
PRO B 44
GLU B 180
GLY B 181
GLU B 182
LYS B 183
GLU C 180
GLY C 181
GLU C 182
LYS C 183
GLU D 180
GLY D 181
GLU D 182
LYS D 183
ALA E 41
GLU E 180
GLY E 181
GLU E 182
LYS E 183
ALA F 41
GLU F 42
ASN F 43
GLU F 180
GLY F 181
GLU F 182
LYS F 183
B184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE
C184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE
D184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE
E184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE
F184PROBABLE ACETYLTRANSFERASE
В документе представлены следующие низкомолекулярные вещества:

IDНазваниеФормулаЧисло молекулРусское название
MSESELENOMETHIONINEC5 H11 N O2 SE18 (по 3 в каждой цепи)Селенметионин
CLCHLORIDE IONCL 1-6 (по одной в каждой цепи)Хлорид-ион
HOHWATERH2 O119Вода

Создание скрипта

С помощью программы RasMol был создан скрипт, последовательно генерирующий заданные изображения структуры белка. Скрипт создаёт следующие картинки.
1. Вся структура в шариковой модели
2. Структура только белка в остовной модели
3. Структура только белка в ленточной модели
4. Изображение всех компонентов структуры
Поскольку последние остатки цепи не обнаружены, взял в качестве конца цепи последний обнаруженный остаток – триптофан. Первым же возьмем селенметионин (он идет под числом 1, а не 0, как указано в последовательности pdb-файла для глицина, который обозначен как CLONING ARTIFACT)
5. Изображение концевых остатков у одной полипептидной цепи

Расчеты


Аппроксимируем белок наиболее подходящей фигурой – цилиндром с диаметром основания 80 ангстрем и высотой в 40 ангстрем. Переведя все значения в более удобные нанометры, получаем 8 и 4 нм соответственно. Объем равен V=π*(8/2)2*4=201.0619≈201 нм3

Кишечную палочку мы также представим в виде цилиндра, с радиусом 500 нм и высотой 2000 нм. V=π*500*2000=1570796326,795≈1570796327 нм3. Теперь, если сделаем допущение, что весь объем бактерии можно полностью (без промежутков) заполнить цилиндрами-молекулами белками, то получаем количество молекул белка, равному 1570796327/201=7814907,099≈7814907 (так как не может быть 0,099 молекулы)

Если предположим, что все 4400 белков были синтезированы одновременно и в равных количествах, то количество каждого белка равно 7814907/4400=1776,115≈1776 молекул (опять-таки, не может же отдельно существовать 0,115 молекулы белка).

При вычислении размера для видимого под световым микроскопом объекта для увеличения площади разместим молекулы таким образом, чтобы они плотно и основаниями вверх заполнили круг, и возьмем длину световой волны за 500 нм. Предел разрешения тогда будет 250 нм, площадь круга S=π*2502=196349,541 нм2. Площадь основания цилиндра молекулы белка S=π*42=50,265 нм2. При допущении, что при заполнении круга основаниями цилиндров не остается промежутков, получаем 196349,541/50,265=3906,287≈3906 молекул белка.

Сравнение изображений в ACD ChemSketch и RasMol


В ChemSketch я по совету уважаемого Андрея Викторовича строил изображение метионина (так как тринадцатым остатком в белке является глицин), который (внезапно!) отсутствует в моем белке, Поэтому решил сделать задание на основе аланина.
Аланин в RasMol’е
Аланин в ChemSketch’е

Мы видим, что в полученной в программе RasMol структуре отсутствует атом кислорода. Он потребовался для образования воды при образовании пептидной связи. (Действительно, ведь в ACD ChemSketch мы «рисовали» саму аминокислоту, а не остаток.) Также мы видим, что во втором изображении отсутствуют атомы водорода, будучи слишком малыми для распознавания при анализе структуры белка.
PBD файл белка
Скрипт