Семестр 2. Практикумы 3 & 4. Анализ и визуализация PDB-структуры 3AII

1. Структура в целом

• Тип макромолекул: Фермент глутамил-тРНК синтетаза (Glutamyl-tRNA synthetase).
• Количество полимерных цепей: одна цепь, обозначенная в PDB как CHAIN: A.

Цветовая легенда

• CHAIN A полимерная цепь - красный
• ACY - уксусная кислота - желтый
• EDO - этиленгликоль - фиолетовый
• CA - кальций - серо-голубой
• ZN - цинк - зеленый
• HOH - вода - синий

Рисунок 1. Общий вид структуры 3AII

Рисунок 2. Детализация ACY, CA.

Рисунок 3. Детализация ZN.

2. Биологическая единица

Биологическая единица определена как мономерная:

REMARK 350 BIOMOLECULE: 1                                                       
REMARK 350 AUTHOR DETERMINED BIOLOGICAL UNIT: MONOMERIC                         
REMARK 350 SOFTWARE DETERMINED QUATERNARY STRUCTURE: MONOMERIC                  
REMARK 350 SOFTWARE USED: PISA                                                  
REMARK 350 APPLY THE FOLLOWING TO CHAINS: A                                     
REMARK 350   BIOMT1   1  1.000000  0.000000  0.000000        0.00000            
REMARK 350   BIOMT2   1  0.000000  1.000000  0.000000        0.00000            
REMARK 350   BIOMT3   1  0.000000  0.000000  1.000000        0.00000 

3. Отдельные цепи (Цепь A)

• Организм: Methanothermobacter thermautotrophicus (штамм Delta H), домен Archaea
• Uniprot:
  • ID: O26157.
  • Название: Глутамил-тРНК синтетаза (Glutamyl-tRNA synthetase), также известная как глутамат—тРНК лигаза.
  • Функция: фермент катализирует реакцию присоединения аминокислоты глутамата к соответствующей транспортной РНК (тРНК(Glu)). Реакция происходит в два этапа: сначала образуется глутамил-аденилат (Glu-AMP), который затем переносится на тРНК.

4. Мутации в последовательности относительно референса из Uniprot

В разделе REMARK 465 перечислены аминокислотные остатки, которые не были обнаружены в экспериментальной структуре. Это означает, что эти участки белка являются гибкими или неупорядоченными и не видны на карте электронной плотности. Это не мутации, а техническая особенность метода рентгеноструктурного анализа.

5. Аминокислотные остатки

В файле не найдены модифицированные аминокислотные остатки. Все остатки являются стандартными:

СТАНДАРТНЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ (всего: 20 типов, 3749 атомов):
  ARG: 595
  GLU: 465
  LEU: 333
  VAL: 256
  TYR: 240
  ILE: 200
  ASP: 200
  PRO: 182
  ALA: 175
  GLY: 152
  HIS: 150
  LYS: 127
  PHE: 121
  TRP: 112
  SER: 108
  MET: 101
  ASN: 88
  THR: 84
  GLN: 36
  CYS: 24

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ (всего: 0 типов, 0 атомов).

6. Вторичная структура

Рисунок 4. Детализация вторичной структуры

(Альфа-спирали: красный, Бета-тяжи: желтый, Петли/витки: зеленый)

Статистика вторичной структуры:

Всего остатков: 466

Альфа-спирали (ss h):
    Остатков: 192
    Процент: 41.2%

Бета-тяжи (ss s):
    Остатков: 124
    Процент: 26.6%

Петли/витки (ss l+):
    Остатков: 150
    Процент: 32.2%

На основании этих данных можно заключить, что в структуре преобладают альфа-спирали. Разница - 68 остатков (14.6%)

Малые молекулы

В записи присутствуют следующие низкомолекулярные соединения HETATM:

• Ионы металлов:
  • ZN (Zinc Ion) — Один ион цинка (Zn²⁺). Выполняет каталитическую и структурную роль^[1].
  • CA (Calcium Ion) — Один ион кальция (Ca²⁺). Участвует в стабилизации структуры.
• Компоненты кристаллизационной среды:
  • ACY (Acetic Acid) — Молекула уксусной кислоты. Компонент буферного раствора.
  • EDO (1,2-Ethanediol) — Молекула этиленгликоля. Фермент полиэтиленгликоля из кристаллизационного раствора.
• Растворитель:
  • HOH - 420 молекул воды. Формируют гидратную оболочку белка.

Сводный TXT-файл с детализацией.

Визуализация белкового окружения для ACY

Рисунок 5. Белковое окружение для лиганда ACY

Аминокислотные остатки в радиусе 5Å от ACY:

1. HIS121
2. ALA124
3. ARG125
4. GLY129
5. ARG130
6. LEU131
7. GLU161
8. TRP162
9. ASP163 

Визуализация белкового окружения для EDO

Рисунок 6. Белковое окружение для лиганда EDO

Аминокислотные остатки в радиусе 5Å от EDO:

1. ALA153
2. ASP154
3. TRP157
4. LEU355
5. ARG356
6. ALA359

Визуализация белкового окружения для CA

Рисунок 7. Белковое окружение для CA

Аминокислотные остатки в радиусе 5Å от CA:

1. ALA124
2. ASP128
3. GLY129
4. ARG130
5. ASP163

Визуализация белкового окружения для ZN

Рисунок 8. Белковое окружение для ZN

Аминокислотные остатки в радиусе 5Å от ZN:

1. TYR189
2. CYS191
3. THR192
4. CYS193
5. PHE198
6. CYS208
7. HIS209
8. CYS210

8. Список литературы

1. Nureki O, O'Donoghue P, Watanabe N, Ohmori A, Oshikane H, Araiso Y, Sheppard K, Soll D, Ishitani R. Structure of an archaeal non-discriminating glutamyl-tRNA synthetase: a missing link in the evolution of Gln-tRNAGln formation. Nucleic Acids Res. 2010 Nov;38(20):7286-97. doi: 10.1093/nar/gkq605. Epub 2010 Jul 8. PMID: 20601684; PMCID: PMC2978372.