Описание структуры Аспартатаминотрансферазы с использование PyMOL

Структура в целом, отдельные цепи

PDB ID 1BKG соответствует белку-ферменту аспартатаминотрасферазе (альтернативные названия: АСТ, АсАт, глутамат оксалоацетат трансаминаза) из грамотрицательной бактерии Thermus thermophilus HB8. Судя по представленным данным, белок был наработан с помощью экспрессионной системы в Escherichia coli (E. Coli).
      АсАт катализирует превращение оксалоацетата в аспартат, перенося NH3 на первую молекулу. Реакция приведена ниже:

1
Рис. 1. Реакция, катализируемая аспартатаминотрансферазой.

Ассиметрическое звено состоит из двух "слипшихся" между собой димеров. В структуре (ассиметрической единнице) присутствует 4 идентичные полимерные цепи (субъединицы), то есть белок – гомотетрамер.

1
Рис. 2. Биологическая субъединица 1. Фиолетовым окрашена цепь А, желтым - цепь В. Лиганд выделен красным цветом (PMP), малая молекула - MAE (maleic acid) - зелёным.
1
Рис. 3. Биологическая субъединица 2. Зеленым окрашена цепь С, бежевым - D. Лиганд выделен красным цветом (PMP), малая молекула - MAE (maleic acid) - кислотно-зелёным.
1
Рис. 4. Ассиметрическая единица. Фиолетовым окрашена цепь А, желтым - В, зеленым - С, бежевым - D. Лиганд выделен красным цветом (PMP), малая молекула - MAE (maleic acid) - кислотно-зелёным.

По данным UniProt:
UniProt_ID: Q56232
Белок: Aspartate/prephenate aminotransferase
Ген: aspC
Белок катализирует обратимое превращение аспартата и 2-оксоглутарата в глутамат и оксалоацетат.
Мутации в последовательности относительно референса из Uniprot отсутствуют (SEQADV).
Модифицированные аминокислотные остатки (MODRES) отсутствуют.






Вторичная структура

На приведенной ниже картинке изображен белок, покрашенный по типу вторичной структуры. Как можно заметить, он представлен преимущественно спиралями (72). Бета-листов, в свою очередь, 36.

1
Рис. 5. Обозреваемый белок, покрашенный по типу вторичной структуры. Серым цветом окрашены альфа-спирали, зеленым - бета-листы.

Малые молекулы

В записи присутствуют 2 (3, если учесть воду) вида малых молекул:
[1] 4’-DEOXY-4’-AMINOPYRIDOXAL-5’-PHOSHPHATE (PMP).
[2] MALEIC ACID (MAE) – малеиновая кислота.
[3*] Water (H2O)

Информацию из PDB по малым молекулам можно найти здесь.

1
Рис. 6. Белковое окружение молекул PMP (лиганд) и MAE на расстоянии 5 ангстрем. Бирюзовым цветом окрашен лиганд PMP, фиолетовым - молекула MAE.
1
Рис. 7. Белковое окружение молекул PMP и MAE на расстоянии 5 ангстрем. Бирюзовым цветом окрашен лиганд PMP, фиолетовым - молекула MAE.

Присутствие в пробе PMP и MAE обусловлено способом получения рассматриваемого белка (ACT). Фермент PLP-типа превращали в PMP-тип путем добавления цистеинсульфината. Далее раствор выдерживали 30 мин при комнатной температуре, избыток цистеинсульфината удаляли с помощью сефадекса. Каплю белкового раствора смешивали с равным объемом резервуарного раствора и уравновешивали определенным количеством резервуарного раствора при 20 °C с получением кристаллов tAspAT типа PMP в комплексе с малеатом [1]. Таким образом, присутствие этих малых молекул - изжержки метода получения белка.


Описание связей

На приведенных ниже рисунках можно увидеть водородные связи, затрагивающие атомы остова белка (рис. 8-10) и атомы боковых радикалов (рис. 11). На картинках отмечены аминокислоты, участвующие в формировании связей, а также длины водородных связей (в ангстремах).

1
Рис. 8. Альфа-спираль (cartoon+sticks), желтым пунктиром отмечена водородная связь.
1
Рис. 9. Бета-лист (cartoon+sticks), желтым пунктиром отмечена водородная связь.
1
Рис. 10. Бета-лист (sticks), желтым пунктиром отмечена водородная связь.

Водородная связь, затрагивающая атомы боковых радикалов аминоксилот (в моем случае - Tyr и Asp) отражена на рисунке 11.

1
Рис. 11. Водородная связь между глутаминовой кислотой и аргинином.

Ниже можно найти солевые мостики:

1
Рис. 12. Солевые мостики между аргинином и аспарагином.
1
Рис. 13. Солевые мостики между глутаминовой кислотой и аргинином.

Дисульфидные связи отсутствуют, так как молекулы цистеина (Cys) расположены далеко друг от друга.

1
Рис. 14. Белок PDB ID: 1BKG. Цистеин (Cys) отмечен красным.

Т-стэкинг можно обнаружить в данном белке.

1
Рис. 15. Т-стэкинг 2 молекул тирозина (Tyr) и 1 молекулы фенилаланина (Phe).

References

[1] Nakai T, Okada K, Akutsu S, Miyahara I, Kawaguchi S, Kato R, Kuramitsu S, Hirotsu K. Structure of Thermus thermophilus HB8 aspartate aminotransferase and its complex with maleate. Biochemistry. 1999 Feb 23;38(8):2413-24. doi: 10.1021/bi9819881. PMID: 10029535.