Внутренности белков и макромолекулярных комплексов

В данном практикуме необходимо было отыскать гидрофобное ядро белка археи Methanocaldococcus jannaschii (PDB_id: 3WVB_A) с помощью сервиса CluD. Что же такое гидрофобное ядро? Это структура, образующуяся в результате так называемого гидрофобного взаимодействия. При укладке полипептидная цепь белка стремится принять энергетически выгодную форму, характеризующуюся минимумом свободной энергии. Поэтому гидрофобные радикалы аминокислот стремятся к объединению внутри глобулярной структуры растворимых в воде белков. Между ними возникают так называемые гидрофобные взаимодействия, а также силы ван дер Ваальса между близко прилегающими друг к другу атомами. В результате внутри белковой глобулы формируется гидрофобное ядро. Гидрофильные группы пептидного остова при формировании вторичной структуры образуют множество водородных связей, благодаря чему исключается связывание с ними воды и разрушение внутренней, плотной структуры белка [1] Ниже представлен J(S)Mol апплет, демонстрирующий гидрофобное ядро белка археи Methanocaldococcus jannaschii и некоторые его свойства. Для того чтобы просмотреть изображения воспользуйтесь кнопками, расположенными справа от апплета; вы можете управлять скриптом ("Start script ..." для запуска, "Resume" для продолжения выполнения скрипта, "Reset "для возвращения к исходному изображению, также под каждой кнопкой расположена ссылка на соответствующий скрипт).

Важно! Скрипт запускается очень медленно. Дождитесь полной прогрузки, затем нажимайте "Resume"!

Ссылка на скрипт
Ссылка на скрипт
Ссылка на скрипт

1. Гидрофобное ядро.

С помощью сервиса CluD[2] было обнаружено 3 гидрофобных ядра: core1, core2 и core3. core2 и core3 в составе имеют 8 и 4 атома соответственно, что, естественно, мало для потенциального гидрофобного ядра, а core1 состоит из 785 атомов, что составляет примерно 98,5% от общего количества атомов в гидрофобной структуре и 29,3% от числа атомов белка. Значит, исследуем его. Нажмите кнопку "Start core script"(1), затем "resume"(2) и вы увидите:

2. Плотность упаковки атомов в гидрофобном ядре.

Был выбран остаток тирозина TYR81:B, так как он является довольно крупной аминокислотой с фенольной группой, соединенной с CH2. Этот остаток был назван MyResidue. Для того чтобы запустить скрипт, нажмите кнопку "Start MyResidue script", чтобы продолжить - кнопку "Resume". Ссылка на скрипт находится под первой кнопкой. Скрипт, последовательно показывает следующие изображения:

Как видно из изображений тирозин покрывается практически полностью атомами примерно на расстоянии 4-5Å, следовательно, можно сказать, что остаток покрывается на расстоянии 4.5Å. Может ли между атомами остатка и атомами его окружения поместиться молекула воды? Проведем некоторые рассчеты:

3. Изображение белка в комплексе с ДНК.

Скрипт загружает pdb-документ с ДНК-белковым комплексом (PDB_id: 4UZB), скачанный с сервера NCBI[4] Для того чтобы запустить скрипт, нажмите кнопку "Start DNA script", чтобы продолжить - кнопку "Resume"

Белок, контактирующий с ДНК, является белком вируса саркомы Капоши, связанного с вирусом герпеса человека. Данный белок относится к гидролазам. Ферменты этого класса осуществляют разрыв внутримолекулярных связей в субстрате путем присоединения элементов воды. Исходя из этого, можно предположить, что данный белок гидролизует ДНК (т.е. приводит к образованию дезоксирибонуклеотидов). Также, в ходе исследования данного комплекса был обнаружен LANA (latency-associated nuclear antigen), этот антиген, как предполагается, является признаком латентности группы вирусов герпеса. [5]

Зачем какому-нибудь белку взаимодействовать с ДНК? Существует несколько групп белков, контактирующих с ДНК:

Источники:

[1]: Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. - 2-е изд., испр. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. 26 стр.;
[2]: сервис CluD;
[3]: Дж. Эмсли. Элементы. 1993г.
[4]: National Center for Biotechnology Information
[5]: US National Library of Medicine National Institutes of Health
[6]: Википедия. Дезоксирибонуклеиновая кислота.

© Titova Anastasiya, 2016