Разметка вторичной структуры

Задание 1. Знакомство с укладками

В данном задании дано 10 записей PDB. Соответствующие этим структурам последовательности демонстрируют не более 40% попарного сходства. Необходимо было выровнять структуры по одной опорной из них и сравнить их, определив, имеют ли эти структуры одинаковую третичную структуру/укладку, что между ними общего, в чем они различаются (рис.1.1-1.2).

Рисунки 1.1 и 1.2. Наложение друг на друга 10 структур белка. Соответствующие этим структурам последовательности демонстрируют не более 40% попарного сходства.

В целом структуры неплохо накладываются друг на друга (рис.1.1-1.2), так как размеры и расположение элементов вторичной структуры более-менее похожи, то есть, по-видимому, имеет место схожая третичная структура. Различия особенно сильно наблюдаются в петлях - проявляется это как в их различном расположении друг относительно друга для разных структур, так и в том, что для некоторых структур на длинной петле может быть размечен небольшой участок альфа-спирали. Пример подобного можно наблюдать на рис.1.2, где светло-розовая петля снизу не выровнялась ни с одной структурой, а также ее фрагмент размечен как альфа-спираль.

Задание 2. Работа с разметкой вторичной структуры в ручном режиме

В данном задании необходимо было для любой PDB пары из 10 предоставленных структур изучить разметку вторичной структуры, которую PyMol сделал по умолчанию (внутри он использовал dssp), найти участок, в котором участок одного белка, проходя через то же место в пространстве, что и аналогичный участок второго белка, имеет отличную от него разметку вторичной структуры и объяснить, оправдано ли это различие.
Я решила выбрать структуры 2d5wA03 (желтая) и 3tpaA03 (фиолетовая) и рассмотреть фрагмент, отображенный на рис.2.1., так как на данном участке для структуры 2d5wA03 мы можем наблюдать небольшую альфа-спираль, а для 3tpaA03 - лишь петлю.

Рисунок 2.1. Наложение друг на друга структур 2d5wA03 (желтая) и 3tpaA03 (фиолетовая).

Сначала посмотрим на выбранный фрагмент структуры 2d5wA03 (желтая) поближе (рис. 2.2-2.3). Визуально и благодаря проведенным измерениям кажется, что наличие на этом участке небольшой альфа-спирали вполне оправдано.

Рисунки 2.2 и 2.3. Фрагмент структуры 2d5wA03. Для удобства отображения скрыты атомы радикалов. Желтым цветом обозначены водородные связи между атомами остова, оранжевым - примерный шаг спирали.

Далее рассмотрим поближе выбранный фрагмент структуры 3tpaA03 (фиолетовая, рис.2.4). В этом случае очевидно, что на указанном участке альфа-спираль никак не получится, а вот петля - да. Таким образом, мне кажется, что различие в разметке вторичных структур для этих двух PDB структур оправдано.

Рисунок 2.4. Фрагмент структуры 3tpaA03 (фиолетовая).

Задание 3. Работа с разметкой вторичной структуры в автоматическом режиме

В данном задании необходимо было сгенерировать разметку вторичной структуры всех 10-ти PDB структур. Далее по полученным данным надо было рассчитать склонности каждого типа аминокислотного остатка образовывать тот или иной тип вторичной структуры. Результаты приведены в табл.3.1.

Таблица 3.1. Аминокислотные остатки и их склонности образовывать бета-листы ("E"), альфа-спирали ("H") и петли ("C").

	C	E	H	all	P_C	P_E	P_H
A	79	20	106	205	0,769	0,739	1,410
C	6	0	1	7	1,711	0,000	0,389
D	98	6	51	155	1,262	0,293	0,897
E	46	17	71	134	0,685	0,960	1,445
F	58	16	38	112	1,033	1,081	0,925
G	124	10	13	147	1,683	0,515	0,241
H	15	5	15	35	0,855	1,081	1,168
I	51	33	53	137	0,743	1,823	1,055
K	65	18	87	170	0,763	0,802	1,395
L	66	29	94	189	0,697	1,162	1,356
M	15	8	18	41	0,730	1,477	1,197
N	99	8	35	142	1,391	0,426	0,672
P	85	12	9	106	1,600	0,857	0,231
Q	37	8	55	100	0,738	0,606	1,499
R	31	11	52	94	0,658	0,886	1,508
S	74	12	32	118	1,251	0,770	0,739
T	65	25	22	112	1,158	1,690	0,536
W	20	6	13	39	1,023	1,165	0,909
Y	54	25	25	104	1,036	1,820	0,655
V	50	31	43	124	0,805	1,893	0,945

Далее необходимо было проанализировать таблицу и ответь на ряд вопросов:
Какой тип остатка заметно чаще образует альфа-спирали, чем бета-листы и петли?
Здесь я бы отметила аланин, а также можно отметить глутамин и аргинин.
Какой тип остатка заметно чаще образует бета-листы, чем альфа-спирали и петли?
В этом случае я отметила бы изолейцин, тирозин и валин. Тирозин в этом списке показался мне странным, как мне кажется, он может дестабилизировать структуру бета-листа.
Какой тип остатка заметно чаще образует петли, чем альфа-спирали и бета-листы?
В первую очередь здесь стоит отметить такие аминокислотные остатки как цистеин и глицин, они заметно чаще образуют петли.