Построение и визуализация электронной плотности
Для выполнения этого практикума была выбрана структура флавин-зависимой тимидилатсинтазы Thyx из вируса Paramecium bursaria Chlorella virus 1 (PDB ID: 2CFA). Разрешение структуры - 2.3 Å. Расшифровка данной структуры была приурочена к изучению каталитического механизма тимидилатсинтазы (см. статью). Для этой структуры имеются также экспериментальные данные: файл структурных факторов и карта электронной плотности на сайте PDBe. На сайте PDBeFold можно получить информацию о структурных гомологах данного белка: более 5 гомологов удовлетворяют критериям (RMSD от 0.8 до 3.0 Å и N_align от 50% до 90% от числа аминокислотных остатков входного белка).
На Рис. 1 изображена структура белка тимидилатсинтазы с отображенной электронной плотностью при разных уровнях подрезки (σ). Уже при σ = 1.5 наблюдаются "бреши" в электронной плотности.
| Уровень подрезки (σ) | |||
| 0.5 | 1.5 | ||
| 2CFA |
 |
 |
|
На Рис. 2 изображены 3 различных по свойствам остатка данного белка и проанализировано поведение электронной плотности вблизи них. Для аргинина видим, что на большом уровне подрезки (σ = 3) остается электронная плотность вокруг электроотрицательных атомов. У изолейцина также сохраняется электронная плотность в области электроотрицательных остовных атомов при больших сигма (σ = 3). Удивительно также, что при σ = 2 у изолейцина наблюдается электронная плотность в области боковой цепи. Но это можно объяснить тем, что остаток взят из core структуры, который, как правило, более достоверно расшифровывается, нежели периферия. Для визуализации электронной плотности вокруг триптофана пришлось использовать более низкие уровни подрезки. Несмотря на это, уже при σ = 1.5 электронная плотность остается только в ароматическом кольце и рядом с электроотрицатльными атомами остова остатка, причем заметно поодаль от реального положения остатков. Данный остаток находился сравнительно на периферии структуры, поэтому можно предполагать, что его положение недостаточно достоверно расшифровано, что вызвало несовпадения в модели и функции электронной плотности.
| Уровень подрезки (σ) | ||||
| 1.0 | 2.0 | 3.0 | ||
| Arg80 |
 |
 |
 |
|
| Ile201 |
 |
 |
 |
0.5 | 1.0 | 1.5 |
| Trp126 |
 |
 |
 |
|