Кристаллографическая симметрия

Работа с записью 1MNM банка PDB.

Поле COMPND

В записи содержится информация о двух цепях (E и F) ДНК оператора STE6.
Кроме того, есть 4 белковые цепи. Две из них (A и B) - остатки 1 - 100 транскрипционного регулятора MCM1, а две другие (C и D) - остатки 113 - 189 транскрипционного репрессора MAT ALPHA-2.

Водородные связи цепи D в пределах ассиметрической единицы

Водородной связью будем считать расположение атомов двух полярных (азот или кислород) атомов из разных цепей на расстоянии менее 3,5 Å.

С помощью PyMOL были созданы следующие изображения (цепь D - зеленая, цепь A - голубая, углероды ДНК - желтые):
• все цепи в остновной модели (cartoon)

  

• цепи D и A в остовной модели; атомы, участвующие в водородных связях между цепями, изображены сферами (spheres); взаимодействующие остатки в проволочной модели (lines)

  

• цепь D и цепи ДНК в остовной модели; взаимодействующие атомы и остатки изображены аналогично предыдующему пункту

  

• все цепи в остовной модели, а также взаимодействующие атомы и остатки

  

На данных изображениях видны контакты цепи D в пределах ассиметрической ячейки. Во-первых, это контакт через водородные связи с белковой цепью A. Во взаимодействии участвуют атомы, принадлежащие как остаткам структурных элементов (альфа-спираль), так и остаткам неструктурированных участков. Во-вторых, это контакт с молекулой ДНК: альфа-спираль белка располагается в большой борозде ДНК, а в малой борозде распологается участок, не имеющий вторичной структуры.
По-видимому, взаимодействия между цепью D и цепью A, а также между цепью D и ДНК происходят одновременно (так сказать, не независимы), потому что имеются два участка цепи D (упомянутые альфа-спираль и неструктурированный участок), остатки в которых одновременно связаны и с большой/малой бороздой ДНК, и с цепью A.

Связи цепи D с молекулами, находящимися в соседних симметрических образах

В PyMOL были созданы следующие изображения:
• цепь D и связанная с ней ДНК (содержащейся и в той же ассиметрической единице, и восстанавливаемой по симметрии кристалла)

  

• цепь D и связанные с ней белки из других образов ассиметрической единицы

  

Внутри ассиметрической ячейки цепь D связывается с ДНК на границе цепей ДНК, поэтому добавлении других образов у взаимодействующей альфа-спирали есть возможность связаться с другой молекулой ДНК, что и происходит в кристалле. Две молекулы ДНК располагаются таким образом, чтоб "продлить" друг друга, хотя ковалетных связей они не образуют.

А также цепь D связывается с цепями A двух других образов ассиметрической ячейки. С одной из них даже образуется единый бета-лист.

(*) Сравнение цепей D и C

Изображение всех цепей записи:

Здесь наиболее наглядно показана цепь C, идентичная по первичной структруре цепи D. Структурный домен, взаимодействующий с ДНК точно такой же, как и у цепи D. Но имеется отличие в оставшейся части. Часть молекулы образует бета-лист вместе с другими белковыми молекулами (A и B) данной ассиметрической ячейки. Как показано выше, соответсвующий участок цепи D имеет другую вторичную структуру и образует бета-лист с белками другого образа ячейки, что не может произойти в живой клетке. Вероятно, в кристалле конформация цепи D искажена относительно её конформации в клетке. Возможно, цепь D должна иметь конформацию идентичную конформации цепи C и иметь взаимодействие с цепью A, аналогичное таковому между С и B.