Визуализация молекул

Таблица 1. Параметры водородных связей между остовными атомами азота и кислорода
№	атомы	длина связи (Å)	угол N-O-C (°)
альфа-спирали
1	N(75LEU) - O(71ASP)	2.95	154.2
2	N(18GLN) - O(14LEU)	2.96	155.4
3	N(73ARG) - O(69SER)	2.98	157.8
бета-слои
1	N(34VAL) - O(82GLY)	2.84	131.5
2	N(81ILE) - O(34VAL)	2.81	159.8
3	N(82GLY) - O(34VAL)	3.57	133.2

Базовая инофрмация о белке

Данный практикум посвещён исследованию структуры восстановленой формы солюбилизированного домена свиного цитохрома b5. Надо пояснить, что солюбилизация - это коллоидное растворение, сопровождающееся проникновением обычно неполярного вещества внутрь мембран. В данном случае этот процесс использовался для экстрацкии цитохрома b5 из мембран эндоплазматического ретикулума.

Цитохром b5 - это гемопротеин, способный существовать в окисленном и восстановленном состояниях. Благодаря этому он является участником большого количества биохимических путей, начиная превращением насыщенных жирных кислот в ненасыщенные и заканчивая синтезом холестерола. Рассматриваемая структура принадлежит белку в восстановленной форме.[1]

Характеристика водородных связей данного белка

Говорить о средней длине и среднем угле водородной связи в данном случае было бы некорректным. Три измерения в случае альфа-спирали были сделаны для двух разных спиралей из-за малого количества водородных связей, приходящихся на одну спираль. Однако, если не придавать этому большого значения, можно обобщить, что в среднем длина водородной связи в бета-слоях (3.07 Å) больше, чем в альфа-спиралях (2.963 Å). Средний угол составляет 155.8° для альфа-спиралей, 141.5° для бета-слоя. Данные показатели более-менее согласуются с литературой (средняя длина связи (N..O): 2.878 Å, угол - от 140° до 160°)[2].

Регуляция редокс-статуса гема

Исследование водородных связей в белке может не только снабдить нас сведениями об устройстве альфа-спиралей и бета-слоёв. В статье [3] заявлено, что в данном белке присутствует водородная связь между азотом кольца His68 и карбонильным кислородом Phe63, и, более того, существует вариативность длины данной связи в зависимости от окисленного/восстановленного состояния белка. Это показывает, что система водородных связей вокруг His68 могла бы участвовать в регуляции состояния гема [4]. В данной работе и была получена структура, рассматриваемая в данном практикуме. Были опубликованы pbd файлы для двух структур в окисленном и восстановленном состояниях.

Рассматриваемая в данном практикуме структура принадлежит структуре №2 в востановленном состоянии. Исследователи измерили разность между длиной связи в окисленном и восстановленном состояниях для структуры №1 и сделали вывод о влиянии на функцию белка длины этой связи.

Так как в работе не рассматривалась эта водородная связь для структуры №2, я решила проверить, изменяется ли длина водородной связи в данной структуре. Ниже представлено воспроизведённое мной измерение для структуры №1, результаты совпадают с тем, что есть в статье.

Структура1 — Рисунок 1.
Аминокислоты белка в радиусе 5 ангстрем от His68. Длина водородной связи для структуры №1. Слева: окисленное состояние, справа: восстановленное состояние.

Разность составляет около 0.2 Ангстрем (рис.1). Затем было измеренно растояние для структуры №2.

Разность составляет 0.01 Ангстрем, причём связь в окисленной форме короче, чем в востановленной. В чём может быть причина данного явления?

Приготовление образца двух структур происходило по-разному. Структура №1 была растворена в буфере с pH 7.43, структура №2 - с pH 5.5 [2]. При низком pH длина связи приближена к длине связи в окисленной форме в нормальном pH.

Из этого делаем важный вывод: всякий раз, работая со структурой в Jmol/PyMOL/ect надо помнить не только об особенностях строения белка, но и об условиях, в которых была получена его структура.