Сравнение ЯМР- и РСА-структур одного белка

В данном практикуме необходимо было сравнить 3 водородные связи в ЯМР и РСА структурах выбранного белка. Я выбрала матриксную металлопротеиназу 12, которая способна разрушать белки внеклеточного матрикса и играет важную роль в пролиферации, апоптозе, ремоделировании тканей и т.д. Данный фермент соответствует критерию: ЯМР структура должна иметь не менее 10 моделей (в моем случае - 20). Краткая характеристика фермента и его структур представлена в таблице 1.

Таблица 1. Краткая характеристика фермента и его структур

Параметр	Значение
Название фермента на английском	Matrix metalloproteinase 12 (MMP12)
Название фермента на русском	Матриксная металлопротеиназа 12
Тип фермента	Гидролаза
PDB-ID (ЯМР)	1ycm
Число моделей ЯМР	20
PDB-ID (РСА)	6eox
Разрешение структуры (РСА)	1.3 A

Сходство укладки ЯМР и РСА структур проверяла с помощью совмещения (рис. 1). Как можно увидеть - структуры неплохо накладываются друг на друга: α-спирали и β-тяжи совмещаются почти идеально, петли совмещаются хуже, возможно, из-за того, что в растворе они более подвижны.

Рис. 1 - Совмещенные структуры 1ycm (зеленые структуры) и 6eox (желтая структура)

Затем выбирала водородные связи для анализа (расстояние между атомами меньше 3.5 A):
(1) остовная связь в ядре белка, α-спирали (Ala216-Ile220) (рис. 2);
(2) водородная связь боковых цепей в ядре белка (Asn211-Thr215) (рис. 3);
(3) водородная связь в петлях (атомы остова петли), выходящих на поверхность глобулы (Ser189-Gly192) (рис. 4).

Рис. 2 - Остовная связь в ядре белка, α-спирали (Ala216-Ile220)
(крупно и на общем фоне глобулы)

Рис. 3 - Водородная связь боковых цепей в ядре белка (Asn211-Thr215)
(крупно и на общем фоне глобулы)

Рис. 4 - Водородная связь в петлях, выходящих на поверхность глобулы (Ser189-Gly192)
(крупно и на общем фоне глобулы)

Выбранные донорно-акцепторные пары были рассмотрены на ЯМР моделях. Результаты представлены в таблице 2. Как можно увидеть - остовная связь (Ala216(O)-Ile220(N)) присутствует абсолютно во всех ЯМР моделях, поэтому можно сделать вывод, что данная область - довольно стабильна (это было ожидаемо). Боковые цепи более подвижны, значит, вероятность наблюдения водородных связей в ЯМР моделях значительно ниже, что и подтверждают полученные данные - лишь в 8 моделях из 20 присутствует выбранная связь (Asn211(O)-Thr215(OG1)). Петли также отличаются высокой подвижностью, поэтому я ждала результатов худших, нежели получила по факту (85% моделей содержали данную связь (Ser189(O)-Gly192(N))). Возможно, это связано с удачными ЯМР моделями или удачно выбранной связью.
Меньшие длины связей в ЯМР моделях я бы объяснила подвижностью белка в растворе.

Таблица 2. Краткая характеристика расстояний между донорами и акцепторами

Донор-акцептор	d (РСА)	% моделей ЯМР	dmin (A)	dmax (A)	dmed (A)
Ala216(O)-Ile220(N)	2.8	100%	1.7	1.8	1.8
Asn211(O)-Thr215(OG1)	2.9	40%	1.8	2.3	1.9
Ser189(O)-Gly192(N)	2.9	85%	1.9	2.7	2.1