Совмещение структур

Совмещение структур белка и его гомологов

Для этого задания решила работать с рибосомальным белком L30 из археи Thermococcus celer (РСА-структура 1H7M), ранее работала с ним в практикуме №4, посвященном сравнению ЯМР и РСА. Для поиска сходных структур использовался сервис PDBeFold, дефолтные параметры. По результатам поиска было отобрано 4 структуры, описанные на рисунке 1.

Рис. 1. Параметры отобранных для выравнивания находок

На рисунке 2 общий вид пространственного выравнивания. Видно, что визуально все структуры сходные.

Рис. 2. Структурное выравнивание, разные модели - разными цветами

Сервис выдал выравнивание по структуре в текстовом формате. С помощью muscle в JalView было построено выравнивание по последовательности. Выравнивания представлены также на рисунках 3 и 4.

Рис. 3. Выравнивание по структуре

Рис. 4. Выравнивание по последовательности (с помощью muscle)

Видно, что выравнивания очень сходны, но по некоторым позициям все же отличаются, особенно в С-концевой части, где выравнивание по последовательности в целом компактнее. В качестве примера можно привести колонку 67, которая была не так воспроизведена выравниванием по последовательности (см. рисунок 5). На рисунке 6 изображено соответствующее позиции 67 выравниваний место на пространствнном выравнивании.

Рис. 5. Участок несовпадения выравниваний по структуре (слева) и по последовательности (справа). Красным выделены остатки, выровненные по структуре

Рис. 6. Участок структуры, соответствующий спорной позиции

По рисунку 6 видно, что ни одно из двух текстовых выравниваний "не право". На текстовом выравнивании, основанном на совмещении структур, колонке 67 соответствуют 4 хорошо накладывающиеся друг на друга нежелтые остатка и желтый валин (67 остаток структуры 1CN7). Видно, что при автоматическом переводе структурного выравнивания в текстовый формат произошла ошибка и на самом деле в этой позиции должен стоять 68 тирозин 1CN7, как и реализовано в выравнивании по последовательности. Однако muscle допустил неточность (относительно выравнивания структур) в положении тирозина модели 3V7Q.

Совмещение по заданному выравниванию

Для задания были выбраны две структуры в составе константного домена Т-клеточного рецептора: регион D:118-206 из 1QRN из цепи α (на рисунке 7), регион E:119-247 из 1MI5 из цепи β (на рисунке 8).

Рис. 7. Структура 1QRN c выделенным участком D:118-206

Рис. 8. Структура 1MI5 c выделенным участком E:119-247

На рисунке 9 выравнивание выбранных участков стандартной программой align в PyMol. Видно, что структуры выравниваются плохо. Визуально кажется, что одну из структур следовало бы повернуть на 180^o слева направо.

Рис. 9. Выравнивание выбранных участков при помощи PyMol. Более ярким цветом выделены цистеиновые мостики: для каждой структуры нашлось по одному

При помощи сервиса SheeP были составлены карты β-листов этих двух регионов, они на рисунках 9 и 10.

Рис. 10. Карта β-листов для α-цепи Т-клеточного рецептора (участок D:118-206 1QRN)

Рис. 11. Карта β-листов для β-цепи Т-клеточного рецептора (участок E:119-247 1MI5). Нас интересует верхний лист

На основе цистеиновых мостиков были составлены следующие команды для выравнивания:

Получившееся выравнивание представлено на рисунке 12, а также в файле. Как видно, цистеиновые мостики действительно выровнялись, но это не улучшило общую картину, структуры по-прежнему выровнены очень плохо. Все еще кажется, что для лучшего выравнивания одну из структур стоит повернуть относительно другой, но я не знаю, как реализовать это.

Рис. 12. Выравнивание выбранных участков с помощью приведенных выше операций