Главная страница Обучение Обо мне Ссылки

Поиск гидрофобных кластеров

Задание 1. Гидрофобные кластеры в структуре белка

Для изучения гидрофобных кластеров был выбрана выбрана синтаза оксида азота - nitric oxide synthase, NOS (in Uniprot - P29476, PDB - 3HSN), изоформа из мозга Rattus norvegicus. Его 3D-структура (полученная рентгено-структурным анализом с разрешением 1.9 Å) приведена на Рис. 1.

Рис. 1. Структура NOS (2YIC), изображенная светло-розовым цветом в виде cartoon. Небелковые компоненты структуры (простетические группы и аналог субстрата) показаны серым.

В структуре 3HSN с помощью сервиса CluD был проведен поиск гидрофобных кластеров со стандартными параметрами (размером кластера не менее 3 атомов и порогом расстояния 5.4 Å). Нужно отметить, что был найден один большой гидрофобный кластер (4158 атомов), а также очень маленький, состоящий всего из 3 атомов - его рассматривать вряд ли есть смысл. По сути, такой результат включает в себя все атомы модели за исключением трех, вошедших во второй кластер. Поэтому далее варьировались параметры поиска кластеров - порог расстояния и минимальное количество атомов в кластере (Рис. 2). Для наименьшего количества атомов в одном кластере было задано 10 атомов, однако, судя по выдаче программы, это не учитывалось при расчете, так как в результатах все равно возникали кластеры по 3-4 атома. Для условия 4 Å было найдено большое количество мелких кластеров, а также несколько крупных, изображенных на Рис. 2. Для 4.5 Å был найден один крупный кластер (голубой на Рис. 2) и много мелких, находящихся на поверхности белка (рыжие на Рис. 2).

Рис. 2. Структура NOS (2YIC), изображенная светло-розовым цветом в виде cartoon, с найденными гидрофобными кластерами. Слева: порог на расстояние 4 Å. Крупные кластеры показаны шариками и раскрашены в разные цвета, остальные показаны синим. Справа: порог на расстояние 4.5 Å. Основной кластер покрашен в голубой, мелкие кластеры изображены оранжевым.

При увеличении порога на расстояние до 4.8-5 Å (Рис. 3) выделение гидрофобных кластеров происходит в соответствии с визуальным разделением структуры белка на субдомены. В данном случае эти домены не соответствуют биологическому разделению, так как это фрагмент NOS с 299 по 718 остатки, включающий в себя собственно NO-синтазный домен (согласно Pfam).

Рис. 3. Структура NOS (2YIC), изображенная светло-розовым цветом в виде cartoon, с найденными гидрофобными кластерами. Слева: порог на расстояние 4.8 Å. Справа: порог на расстояние 5 Å. Три основных кластера покрашены в голубой, розовый и оранжевый. Мелкие кластеры изображены синими шариками.

Задание 2. Интерфейс ДНК-белкового комплекса

Для рассмотрения гидрофобных взаимодействий в комплексе ДНК с белком была выбрана структура транскрипционного фактора NF-kB 1SVC в комплексе с фрагментом ДНК (Рис. 4). Поиск гидрофобных кластеров осуществлялся с помощью сервиса CluD.

Рис. 4. Структура комплекса NF-kB с ДНК (1SVC), покрашенная по цепям в виде cartoon.

Выделение гидрофобных кластеров в таком комплексе при стандартных параметрах выявило гидрофобные кластеры только в отдельных доменах белка: в димеризационном, который не участвует в связывании ДНК, и внутри ДНК-связывающего (большого), а также в ароматике внутри цепи ДНК (Рис. 5). Однако эти кластеры не взаимодействуют друг с другом. Можно предположить гидрофобное взаимодействие лишь в одном месте, показанном на Рис. 5 отдельно - где функциональные группы белка сближены с гидрофобной ароматикой молекулы ДНК.

Рис. 5. Структура комплекса NF-kB с ДНК (1SVC), покрашенная по цепям в виде cartoon с найденными гидрофобными кластерами. Порог на расстояние 5.4 Å. Сверху: основные найденные кластеры показаны шариками и раскрашены в желтый и зеленый. Снизу: основной кластер покрашен в желтый, место возможного гидрофобного взаимодействия изображено красными шариками.

На страницу седьмого семестра

© Alexandra Boyko, 2014. Faculty of Bioengineering and Bioinformatics, MSU.