Для выполнения заданий использовался периплазматический металл-связывающий белок (PDB 4CL2), как и в прошлом практикуме.
В файле PDB 4cl2, а именно в поле CRYST1, содержатся данные об элементарной ячейке кристалла.
CRYST1 94.060 94.060 94.510 90.00 90.00 120.00 P 32 2 1 6 |
Далее с помощью команды symexp в PyMOL была визулизирована кристаллическая решетка (соседние ассиметрические элементы, находящиеся в пределах расстояния, указываемого в параметрах команды).
| |
| Визуализированные ассиметрические единицы. Красным цветом обозначена элементарная ячейка и белок, относительно которого давалась команда. (изображение справа в хорошем качестве получить не удалось из-за ограничений мощностей компьютера) | |
В элементарной ячейке находятся 4 молекулы, однако только одна из них целиком принадлежит ячейке, поэтому рассмотрим ее контакты с соседями внутри ячейки.
Первыйм делом были обозначены водородные связи между соседними юнитами (без учета воды) таким образом: для каждой молукулы определялись множества полярных атомов а.о., затем определялись множества а.о., полярные атомы которых расположены на расстоянии не более 3.5Å от полярных атомов соседнего юнита (обозначены стиками). Затем визуализировались водородные связи.
Водородные связи между 4cl2 и первой соседней молекулой.
Всего нашлось 13 связей, расположенных в области контактирующих α-спиралей. Поскольку юниты окружены множеством молекул воды, возможны контакты через "водные мостики".
Водородные связи между 4cl2 и второй соседней молекулой.
Все контакты идентичны предыдущей картине.
Водородные связи между 4cl2 и третьей соседней молекулой.
Здесь контакты не распределны по одной α-спирали, как в двух предыдущих случаях. Зоны контактов разбросаны участками по разным спиралям. Связей достаточно много.
Водородные связи между 4cl2 и четвертой соседней молекулой.
Таким образом в ячейке формируется пентамер. Однако белок in vivo существует в виде мономера [1]. Большое количество водородных связей вероятно связано с тем, что белок в нативном виде существует в виде транспортерного комплекса (ABC-транспортера).
Помимо водородных связей молекулы могут держать вместе и гидрофобные взаимодействия. Однако у рассматриваемого пентамера нет четко выраженных гидрофобных регионов, а вода равномерно расположена по всей структуре (в том числе в области контактов юнитов), поэтому, думаю, можно говорить об отсутствии гидрофобных контактов между молекулами.
Поверхность пентамера ячейки, гидрофобные участки выделены оранжевым, вода обозначена желтыми сферами
Для задания была выбрана структура 3hdd - комплекс белка с ДНК.
Структура 3hdd.
Странным в этой структуре кажется расположение белковой цепи на "краю" ДНК, белок будто "свисает" с нее. Для того,чтобы выяснить причины этой странности, были рассмотрены соседние ячейки:
Соседние ячейки 3hdd
Теперь становится понятным, что белок взаимодействует не только с ДНК в своей ячейке, но и в соседней, потому и имеет такое положение. Также можно увидеть липкие концы по краю ячейки, что вероятно является артефактом отображения, и концы непрерывны.
Ассиметрическая единица - минимальный фрагмент кристалла, из которого можно восстановить весь кристалл
посредством только кристаллографических симметрий (поворотов, сдвигов).
Биологическая единица - форма, в которой белок выполняет свои функции в клетке.
Для иллюстрации несоответствия одного другому я выбрала 2 структуры:
6GIR и
5ZBM
6GIR - серил-тРНК синтетаза из Arabidopsis thaliana, играющая важную роль в трансляции белка. Ее биологическая единица представлены димером, а ассиметрическая - мономером.
 Ассиметрическая единица 6GIS |
 Биологическая единица 6GIS |
5ZBM - гликолат-оксидаза (GOX) из Nicotiana benthamiana. У высших растений GOX катализирует окисление гликолата в глиоксилат. GOX участвует в метаболизме глиоксилата и дикарбоксилата с FMN в качестве кофактора. Ее биологическая единица представлены тетрамером, а ассиметрическая - димером.
 Ассиметрическая единица 5ZBM |
 Биологическая единица 5ZBM |
[1]. Sharma N. Selvakumar P., Bhose S., Ghosh DK., Kumar P., Sharma AK., 2015. Crystal structure of a periplasmic solute binding protein in metal-free,
intermediate and metal-bound states from Candidatus Liberibacter asiaticus. J Struct Biol. 189(3), 94-184.
© Кучеренко Варвара 2019