Atlas of contacts

Рибонуклеаза III - фермент, специфичный к двухцепочечным РНК (дцРНК). Принадлежит классу рибонуклеаз эндонуклеаз: гидролизует фосфодиэфирную связь в специфичных участках последовательности Рнк. Участвует в преобразовании дцРНК в матричную РНК, регуляции экспрессии генов, защите от вирусной инфекции, а также в саморегулируемом механизме полинуклеотидного фосфорилирования (pnp autoregulatory mechanism). Встречается в клетке повсеместно.[#] Белок, являющийся предметом нашего исследования, выделен из Пекарских дрожжей (S. cerevisiae). Является Mg2+ зависимым. Четвертичная структура является димерной (представляет собой 2 субъединицы). В каждой субъединице белка имеются три домена: один домен Rnt1p (гидролизует фосфодиэфирную связь) и два домена dsRNA-binding domain (dsRBD), один из которых участвует в опознавании гуанина-16, который является "сигналом к действию" для фермента, в то время как второй доменен "закрепляет" субстрат на время гидролиза.[#]

Ethylene glycol (IUPAC name: ethane-1,2-diol) is an organic compound with the formula (CH2OH)2. It is mainly used for two purposes, as a raw material in the manufacture of polyester fibers and for antifreeze formulations. It is an odorless, colorless, sweet-tasting syrup. Ethylene glycol is moderately toxic

К ковалентным связям в белке относят:

- пептидные. Пептидная связь — вид амидной связи, возникающей при образовании белков и пептидов в результате взаимодействия α-аминогруппы (—NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (—СООН) другой аминокислоты. Из двух аминокислот (1) и (2) образуется дипептид (цепочка из двух аминокислот) и молекула воды. По этой же схеме рибосома генерирует и более длинные цепочки из аминокислот: полипептиды и белки. Разные аминокислоты, которые являются «строительными блоками» для белка, отличаются радикалом R. Так как этот вид ковалентной связи является основой в образовании линейной (первичной) структуры белков, то для демонстрации ее были рандомно выбраны два остатка.

- дисульфидные мостики. Третичную структуру некоторых белков стабилизируют дисульфидные связи, образующиеся за счёт взаимодействия SH-групп двух остатков цистеина. Эти два остатка цистеина могут находиться далеко друг от друга в линейной первичной структуре белка, но при формировании третичной структуры они сближаются и образуют прочное ковалентное связывание радикалов.^{[#северин]} В исследуем комплексе не было обнаружено ни одного дисульфидного мостика (все остатки цистеина расположены очень далеко друг от друга, что, естественно, говорит о том, что никакой связи между ними нет).

Для того чтобы сохранить текущее изображение в формате png, нажмите кнопку "Save image".

Водородная связь — форма ассоциации между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом. В качестве электроотрицательных атомов могут выступать N, O или F. Водородные связи могут быть межмолекулярными или внутримолекулярными.^[#] В белках водородные связи возникают между гидрофильными незаряженными группами (такими как -OH, -CONH₂, SH-группы) и любыми другими гидрофильными группами. В белках присутствуют такие структуры, как α-спирали и β-тяжи. В α-спиралях пептидный остов закручивается в виде спирали за счет образования водородных связей между атомами кислорода карбонильных групп и атомами азота аминогрупп, входящих в состав пептидных групп через 4 аминокислотных остатка. β-тяжи формируются за счет образования множества водородных связей между атомами пептидных групп линейных областей одной полипептидной цепи, делающей изгибы, или между разными полипептидными цепями. β-структура обрузует фигуру, подобную листу, сложенному "гармошкой", - β-складчатый слой. Для того чтобы найти были найдены координаты этих структур (HELIX и SHEET соответственно) в файле pdb, затем эти структуры были открыты в локальном jMol, и с помощью команды calculate hbonds на экран были выведены водородные связи в этих структурах. С помощью инструмента Measurements были измерены расстояния между атомами, участвующими в образовании связей, а также углы N-O-C. Оказалось, что в среднем длина водородной связи равна трем ангстремам, а угол - примерно 150 градусов. Конечно, данная величина намного меньше заявленной в литературе[#], однако, это можно объяснить наличием других видов связи в данном комплексе, и в белке в частности. Слева расположен апплет, демонстрирующий строение α-спирали и β-тяжей. Для того чтобы начать, нажмите кнопку "Start script", чтобы посмотреть следующее изображение - "Resume", сохранить текущее изображение в формате png - "Save image", вернуться к начальному изображению - "Reset". В таблице ниже приведены некоторые количественные данные, характеризующин эти структуры.

Солевые мостики (ионная связь) образуются в результате взамодействия между отрицательно заряженными (анионными) карбоксильными группами радикалов аспарагиновой (Asp) и глутаминовой (Glu) кислот и положительно заряженными (катионными) группами радикалов лизина (Lys), аргинина (Arg) или гистидина (His)^[#] . Для поиска солевых мостиков был использован сервис P I C^[#], который на выходе дает документ со всеми найденными ионными связями в исходном комплексе.

In chemistry, pi stacking (also called ?–? stacking) refers to attractive, noncovalent interactions between aromatic rings, since they contain pi bonds. These interactions are important in nucleobase stacking within DNA and RNA molecules, protein folding, template-directed synthesis, materials science, and molecular recognition. ^[#] There are several types of arrangement of aromatic rings in space:

- sandwich;

- T-shaped;

- parallel-displaced.

В исследуемом комплексе было обнаружены

Растворение в воде гидрофобных веществ приводит к значительному снижению энтропии из-за того, что молекулы воды, находящиеся в непосредственной близости от неполярной молекулы, фиксируются в определённом положении и формируют высокоупорядоченную оболочку вокруг растворённого вещества. Такое положение термодинамически невыгодно системе, поэтому молекулы гидрофобных веществ в воде вступают в гидрофобные взаимодействия: силы, удерживающие вместе неполярные группы молекул растворённого вещества и не связанные с внутренним притяжением между неполярными остатками. ^{[#]ленинджер} Как правило, в белках гидрофобное ядро состоит исключительно из гидрофобных боковых цепей. Оно компактно, зачастую погружено внутрь глобулы. Гидрофобное ядро окружено наружной оболочкой, имеющей контакт с водой. Часто эта оболочка имеет мозаичный характер: в ней чередуются гидрофильные и гидрофобные участки, что имеет функциональное значение: гидрофобные участки могут формировать зоны связывания с субстратом, участвовать в белок-белковых взаимодействиях. Гидрофобные ядра играют важную роль в стабилизации третичной структуры белка. Гидрофобные взаимодействия участвуют в создании четвертичной структуры белка: в сочетании с водородными связями между субъединицами они делают четвертичную структуру, с одной стороны, прочной и стабильной, и, с другой стороны, достаточно гибкой, что является очень важным для функциональности многих белков.^{[#степанов]} Для того чтобы начать, нажмите кнопку "Start script", чтобы посмотреть следующее изображение - "Resume", сохранить текущее изображение в формате png - "Save image", вернуться к начальному изображению - "Reset"

Доменами в белках называют области в третичной стуктуре, которым свойственна определённая автономия структурной организации. В рамках биологической функции данного белка домены нередко (как и в нашем случае) выполняют собственные задачи. И тогда структурная автономия домена дополняется функциональной. Наличие доменов создаёт структурные предпосылки для большей, чем в рамках единой пространственной структуры, внутренней гибкости, динамики белковой молекулы, достигаемой смещением доменов относительно друг друга. Зоны междоменных контактов представляют собой в первом приближении впадины, что облегчает размещение участков специфического связывания белком субстрата.[В. М. Степанов "Молекулярная биология. Структура и функции белков", Изд.:"Наука", Москва, 2005, стр.:121-122]

Как было отмечено выше, в изучаемом нами белке именно домены играют ключевую роль в его биологических функциях, поэтому представляется интересным изучение некоторых взаимодействий в доменах и их контакты с РНК.

Так как в данном комплексе в качестве лиганда присутствует только этандиол-1,2, имеющий две гидроксильные группы (-OH), то можно предположить, что он может быть задействован в образовании водородной связи. С помощью команды select within были найдены атомы кислорода, находящиеся на расстоянии не далее, чем на три с половиной ангстрема от молекулы этандиола (ligand). Одним из таких атомов был атом кислорода (CO) глутаминовой кислоты ([GLU]138:f). Длина водородной связи 2.68 ангстрема. ДОБАВИТЬ ЛИГАНД РНКОВЫЙ КОНТАКТ!

Слева расположен апплет, демонстрирующий этот вид связи. Для того чтобы сохранить картинку в формате png, нажмите "Show image".

[#]: Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. - 2-е изд., испр. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. 26-27 стр.

[#]: Д. Нельсон, М. Кокс. "Основы биохимии Ленинджера", Изд.:"Лаборатория знаний", Москва, 2017, т. 1, стр.:81

[#]: В. М. Степанов "Молекулярная биология. Структура и функции белков", Изд.:"Наука", Москва, 2005, стр.:111-114, 156-157

[#]: P I C : Protein Interactions Calculator