PDB ID: 6K2K (ЯМР), 6M2C (РСА)

Задание 1

Даны две структуры одного и того же белка, полученные разными методами — рентгеноструктурным анализом (РСА) и ядерно-магнитным резонансом (ЯМР). Так как структура полученная ЯМР это только небольшой домен всего белка, а выбрать надо в пересечении, выбор связей был небольшой.

scene in pymol
Рис.1. Пространственное выравнивание 6K2K (синий) и 6M2C (зеленый)

Водородная связь между атомами остова в ядре белка 6M2C. У домена, связи в котором я выбираю только одна небольшая спираль и два бета-листа и все они на повехности . Выбрал контакт в спирали со стороны ядра

scene in pymol
Рис.2. Водородная связь между азотом остова Leu 330 и кислородом остова Cys 326 в альфа-спирали 6M2C

Водородная связь боковых цепей в ядре белка 6M2C. Не удалось найти связь между двумя боковыми цепями аминокислот, выбрал связь между боковой цепью и остовом. Что интересно, оказалось, что эта связь есть во всех 20 моделях ЯМР, но в РСА модели глутамат смотрел в противоположную сторону. Можно предположить, что эта связь по какой-то причиние устойчива в растворе, но не в кристалле

scene in pymol
Рис.3. Водородная связь между кислородом бокового радикала Glu 316 и азотом остова Cys 336 в ядре 6M2C

Водородная связь в петле, выходящей на поверхность глобулы 6M2C. Выбрал связь между остовами.

scene in pymol
Рис.4. Водородная связь между кислородом остова Ser 308 и азотом остова Cys 302 в петле на поверхности 6M2C

Результат анализа 20 моделей для ЯМР-структуры приведен в следующей таблице:

Сравнение водородных связей в ЯМР-структурах
Leu330-Cys326 Glu316 – Cys336 Ser308 – Cys302
Атомы N—O N-OE N—O
Вторичная структура α-спираль — —
На поверхности - - +
Расстояние РСА 3.2 13.1 2.5
Доля моделей ЯМР со связью 100% 100% 100%
Медиана (ЯМР) 3.2 3.5 2.8
Минимальное (ЯМР) 3.0 3.4 2.7
Максимальное (ЯМР) 3.3 3.7 2.9

В теории я должно было наблюдаться увеличение отклонения в расстоянии между донором и акцептором от первой выбранной водородной связи к третьей. Но получилось, что третья связь, которая в петле, наоборот, почти во всех моделях имело одинаковую длину, а первая связь, образующая альфа-спираль в половине моделе отличалась на 0.1-0.2 ангстрема. Полагаю, это потому что единственная альфа-спираль, из которой я выбрал связь сама по себе находится на поверхности белка.

scene in pymol
Рис.5. Распределения донорно-акцепторных расстояний для трех пар остатков в моделях ЯМР.
Pymol сессия: task1.pse

Задание 2

Чтобы примерно понять, в какой мере ансамбль моделей в записи PDB, полученной методом ЯМР, действительно можно принять за отражение подвижности белка, возьму для сравнения значения B-факторов из модели РСА и построю график зависимости одного от другого. Чтобы значения в двух массивах попарно соответствовали одному и тому же остатку, в модели РСА взял только цепь Н

scene in pymol
Рис.5. Scatter plot между средним RMSF и B-фактором атомов для каждого остатка

Значимой корреляции нет, получается в данном случае диапазон ЯМР структур не может отражать подвижность белка. В ноутбуке отдельно проверил, что сравниваемые последовательности совпадают.

Ссылка на ноутбук с кодом: task2.ipynb