Восстановление кристалла из PDB файла

Задание 1

Поле CRYST1 содержит кристаллографические характеристики из записи PDB:

CRYST1 135.964 88.499 80.497 90.00 90.00 90.00 P 21 21 2 4 Длины направляющих векторов кристалла: a: 135.964; b: 88.499; c: 80.497 Углы между направляющими векторами кристалла: α: 90.00; β: 90.00; γ: 90.00 Кристаллографическая группа: P 21 21 2 (тип симметрии в символике Германа-Могена) Число молекул в ячейке: 4

В данном практикуме я работала со своим белком - глицил-тРНК-синтетазой человека (PDB-ID: 4kr2), который является гомодимером. Для получения изображения части кристалла (содержимое ячейки из PDB файла + ряда соседних ячеек) при уровне подрезки 100 A (рис. 1) использовала команды:

(1) fetch 4kr2:A (2) symexp sym, 4kr2_A, (4kr2_A), 100

Рис. 1 - Изображение части кристалла, синим цветом изображена кристаллографическая ячейка

Про зоны контакта между белками из соседних ячеек говорить не совсем сообразно, так как ни одна молекула белка не лежит только в 1 ячейке. Поэтому я рассматривала контакт молекулы с соседними: визуализация структуры молекулы с отмеченными цветом атомами, которые контактируют с атомами соседних молекул (предел по расстоянию: 3.5 A), представлена на рис. 2 в нескольких ракурсах. Я бы условно выделила 1 протяженную зону контакта, так как большинство контактов "концентрируется" на внешней стороне условно "выгнутой" структуры. Остальные атомы, расположенные обособленно, я бы не стала выделять в отдельную зону.

Рис. 2 - Ленточная модель молекулы с отмеченными желтым цветом атомами, которые контактируют с соседней молекулой

Важными остатками с точки зрения литературы при димеризации являются: Y87; L129; K229; T230; P234; G240; I280; E291; H418; D500; G526; S581; H591 [ссылка на статью]. Я нашла 28 контактирующих остатков (28 контактов у молекулы в сумме, со всеми соседними молекулами), в число которых входят Y87; K229; T230; E291; H418; H591. Причем перечисленные остатки локализируются в выделенной зоне контакта. Поэтому, можно сказать, что контакты в кристалле частично отображают природные взаимодействия при димеризации. Данных про олигомеризацию на данный момент нет, однако, можно предположить, что некоторые остатки, участвующие в олигомеризации, также отображены на моей структуре.

Задание 2

В данном задании необходимо было объяснить странное расположение белковых цепей в структуре ДНК-белкового комплекса. Я выбрала структуру с PDB-ID: 3hdd. Особенностью данного комплекса является нахождение белковой цепи на краю ДНК. Чтобы объяснить эту странность, я восстановила соседние ячейки (рис. 1). После восстановления становится очевидно, что данная белковая цепь связывается с ДНК из соседней ячейки. "Странность" реализуется, возможно, из-за того, что молекулы ДНК имеют липкие концы (а значит, есть водородные связи).

Рис. 1 - Изображение части кристалла с 3hdd, зеленым цветом изображена кристаллографическая ячейка

Задание 3

Асимметрическая единица - минимальная часть кристалла, с помощью которой можно восстановить кристалл с применением кристаллографической симметрии.
Биологическая единица - функционально активная молекула.

В данном задании необходимо привести 2 примера PDB файлов, для которых асимметрическая единица не совпадает с биологической единицей. Для поиска использовался advanced search в PDB (number of chains (asymm. unit); number of chains (Biol. assembly)).

Рис. 1 - 4fyq (Human aminopeptidase N (CD13)). Асимметрическая единица: мономер;
Биологическая единица: гомодимер.

Рис. 2 - 6hq9 (Tudor domain of human ERCC6-L2). Асимметрическая единица: 2 молекулы;
Биологическая единица: мономер.