Практикум 7.Поверхности, карманы, pKa

1. SASA, MSA

Наложим структуры друг на друга и поищем отличия (рис.1). Самым большим отличием можно назвать участок под номером 1, где видно, что альфа спирали сильно сдивинуты. Также не наложился бета-лист под номером 4. Под номерами 2 и 3 видно, что немножко съехали альфа-спирали.
Рис. 1 Наложение двух структур белка NahK. Закрытая конформация 4OCK - голубого цвета. Открытая конформация 4WH1 - розового цвета. Стрелками показаны отличающиеся участки.

Далее было необходимо вычислить площади молекулярной поверхности (MSA) и площади поверхности доступные растворителю (SASA) для обеих структур. Данные представлены в таблице.

Таблица 1. SASA, MSA для двух структур

Конформация	SASA, (Å2)	MSA, (Å2)
Закрытая 4OCK	18352.285	38911.785
Открытая 4WH1	16619.994	36077.863

MSA больше, чем SASA для обеих конформаций скорее всего потому, что при расчете молекулярной поверхности учитвается площадь поверхности углублений, в которых молекула воды может касаться белка в двух или трех точках. SASA же это множество наиболее близких точек к атомам белка точек, в которых может находиться центр молекулы растворителя. Радиусы атомов от белка перекрывают такие углубления и площадь их поверхности не учитывается при подсчете SASA.
И SASA, и MSA открытой конформации меньше, чем у закрытой. Наверное, это можно связать с изменением геометрии глобулы.

2. Карманы, объем

На рис.2 и рис.3 показаны обе молекулы в виде surface и можно заметить, что форма белка значительно меняется при связывании субстрата.

Рис. 2 Общий вид глобулы в закрытой конформации. Желтым цветом в виде sticks показано соединение ANP.

Рис.3 Общий вид глобулы в открытой конформации. Субстрат и ANP не показаны на рисунке.

С помощью fpocket были найдены карманы на поверхности. Визуально был выбран карман, в котором происходит связывание субстрата. В обоих случаях и для закрытой, и для открытой конформации в карманах находились каталически важные остатки (Asp208, Lys210, Asn213, and Asp228).

Для закрытой конформации это оказался один карман под первым номером в выдаче программы. Для открытой конформации эта же поверхность, опять же выбранная визуально, была составлена из трех найденных программой карманов (номера 1, 3, 19).
Объем для 4WH1, открытой конформации - 3938.3945 (карман №1) + 2308.8040 (карман №3) + 587.3780 (карман №19) = 6834.5765 Å2
Объем для 4OCK, закрытой конформации - 5125.3970 Å2
Получается, что объем кармана в открытой конформации больше, чем объем кармана в закрытой конформации. Разница в объеме - 1709.1795. На первый взгляд можно объяснить разницу тем, что в закрытой конформации необходимо "крепче" удерживать субстрат, правильно его ориентировать, передавать какие-то промежуточные продукты и карман становится плотнее, меньше. Но стоит заметить, что, возможно, мной были выделены не совсем верно части, составляющие карман для открытой конформации. Быть может, в открытой конформации есть два кармана чтобы отдельно связывать N-ацетилглюкозамин и ATP и потом приближать их друг к другу для осуществления реакции, поэтому в закрытой конформации мы наблюдаем один карман. А также, возможно, что два отдельных кармана нашлись потому, что возникли неточности в работе программы.

Рис. 4 Вид кармана в закрытой конформации.

Рис. 5 Вид кармана в открытой конформации.

3.Экспонированность

Сильнее всего меняет свое положение при переходе из открытого состояния в закрытое остаток №31. Абсолютная разница в экспонированности - 165. Видно, что остаток сначала вообще не погружен в глобулу, а потом целиком внутри (см. карусель).

Карусель. Желтым показан гистидин.

Под номером 31 находится гистидин. В открытой конформации он висит и смотрит в пространство, воды вокруг него немного. На расстоянии 6 А от гистидина нет ничего, с чем он мог бы взаимодействовать, как кажется (рис.6).

В закрытой конформации он взаимодействует, возможно, с Arg329 через стекинг. Также между азотом его остова и гамма фосфорильной группой ANP или ATP образуется водородная связь (рис.7)

Рис. 6 Окружение гистидина в открытой конформации.

Рис. 7 Окружение гистидина в закрытой конформации.

Такое сильное изменение экспонированности происходит, возможно, потому, что гистидин участвует в связывании ATP и правильной его ориентации.

---

© Нестеренко Екатерина 2017-2020