Внутренности белков и макромолекулярных комплексов

JMol апплет

Formate-tetrahydrofolate ligase, чья структура представлена на странице, является одним из ферментов, участвующих в межмолекулярном переносе одноуглеродных врагментов, одном из важнейших элементов различных биосинтетических путей. подробнее с ней вы можете ознакомиться здесь.

Обсуждение

I

Как можно предположить исходя из данных, находящихся в апплете (Скрит 1), гидрофобное ядро белка не несёт никаких дополнительных функций, кроме структурирования белка. включает оно 2132 атома, что составляет 25,8% от размера всего белка. Всего имеется 20 гидрофобных ядер, но размеры остальных не превышают 20 атомов. Количество гидрофильных структур, выходящих на поверхность белка примерно в два раза больше, чем гидрофобных, но это может также быть просто вероятностным распределением остатков в связи с вышеизложенным процентным размером ядра.

II

Исходя из информации в апплете (Скрипт 2), можно сделать вывод о том, что плотность расположения атомов в гидрофобном ядре довольно низкая. Об этом свидетельствуют большие окна между соседями выбранного нами остатка PHE(509:B), через которые на расстоянии 7 А он всё ещё виден. Но не стоит делать поспешных выводов. Расположение выбранного нами остатка краевое, с чем можно связать и наличие "окна". В этом окне как раз и расположена одна из молекул воды.

Следующим пунктом хочется всё же подчеркнуть плотность расположения атомов в ядре. Среднее расстояние между соседними не связанными ковалентно атомами в белке равняется примерно 3.2 А, что соответствует сумме радиусов атомов и позволяет сделать вывод о том, что промежутки меж ними слишком малы для молекул воды. Но в белке существуют и специальные "полости" диаметра около 3 А, в которых на структуре отмечены молекулы воды.

III

Для начала хочется заметить, что мой белок представляет собой чаловеческую ДНК полимеразу, чьё связывание с ДНК обуславливает синтез цепи. Манипуляции с ДНК осуществляются с помощью пары катионов Mn2+, входящих в состав фермента. Ими нить ДНК фиксируется в нужном положении (Скрипт 3), что легко можно увидить в апплете (ДНК вблизи катионов имеет неканоничную для неё конформацию). Также расплетание ДНК связано с взаимодействиями триптофана и тирозина (стекинг с азотистыми основаниями и аргинина (водородные связи с азотистыми основаниями и сахарофосфатным остовом).

Но помимо белков с полимеразной активностью существует множество длугих белков, которые выполняют различные функции: регуляция экспрессии генов, достраивание концов, доставка затравки, встраивание кусков ДНК, скольжение по ДНК. Этот список можно продолжать вечно в связи с огромным разнообразием биологических молекул, а мы остановимся на этих примерах.

Но вернёмся к нашей полимеразе, чтобы дополнить описание её характера взаимодействия с ДНК. На последнем слайде скрипта 3 видны лишь участки ДНК, с которыми взаимодействует белок. Видно, что это в основном атомы сахарофосфатного остова. Но в месте синтеза цепи фермент также взаиммодействует и с бороздками.

Гадание на бороздках

Как выяснилось в результате покраски акцепторов, доноров и метильных групп бороздок ДНК, по ним можно установить последовательность цепей! На большой бороздке паре А-Т соответствует последовательность акц-дон-акц-мет. Паре Г-Ц соответствует последовательность акц-акц-дон. В свою очередь по малой бороздке мы можем лишь установить наличие пар из оснований. А или Т без донорной группы, Г или Ц с донорной группой. Но на каком из двух возможных мест находится нуклеотид установить невозможно.

Реакция

Реакция, представленная на видео является частным случаем гидролиза. Субстратом выступает параоксон, один из ингибиторов ацетилхолинэстеразы.

Механизм следующий:

• Тирозин выступает донором одного протона на свободный кислород фосфатной группы;
• На кислороде организуется частичный отрицательный заряд;
• Кислород выступает нуклеофилом и ковалентно присоединяется к атому фосфора;
• На кислородах тирозина и нитрофенила образуются частичные отрицательные заряды. При этом на втором он больше, вследствие чего водород ковалентно связывается с ним с образованием паранитрофенола.