My site

Prac 2. El. density

VIEW


Первый взгляд

РСА позволяет получить данные не только о координатах атомов, но и о распределении электронной плотности. Это позволяет судить о качестве структуры и о некоторых других ее особенностях. Нам были предложены две структуры разного разрешения и качества, полученные для одного объекта (каталитическая субъединица (alpha') протеинкиназы ck2) методом РСА - 7atv (рис. 1a) и 3e3b (рис. 1b). На первый взгляд они отличаются по реализации N- и C-концов: структура 7atv представляет их более плотными и уложенными в альфа-спирали, в то время как структура 3e3b отображает их как неструктурированные элементы, в которых тем не менее остатки образуют что-то похожее на спираль. Это даёт повод думать о большей правдоподобности структуры 7atv.

flowers flowers
Figure 1. Общий вид структур 7atv (a) и 3e3b (b)

Хорошая и плохая расшифровки

Далее мы проверили качество структуры, оценив, насколько значимой является картина электронной плотности, то есть насколько точна граница между сигналом и шумом. Если картина электронной плотности в объёме кристалла (volume) будет почти такая же, как картина наиболее значимой плотности (z-score > 3, команда mesh > @ level 3.0), то граница между сигналом и шумом очень явная, следовательно, структура имеет очень хорошее качество. В данном случае в структуре 7atv (рис.2a) количество значимых областей плотности очень высокое по сравнению со структурой 3e3b (рис.2b). Проверка показала, что 7atv действительно может быть лучшего качества: она имеет разрешение 0.98 А по сравнению с разрешением 3.2 А у 3e3b.

Мы визуализировали различия в электронной плотности остова остатков 31-39 этих структур на уровне 2, carve 1.3 (рис. 2c,d). Очевидно, в структуре 7atv форма электронной плотности лучше согласуется с положением отдельных атомов. Это еще раз говорит о лучшем разрешении и лучшем качестве модели.

ЭП и положение в структуре

Необходимо было визуализировать электронную плотность белкового остова структуры 7avz (Mer-киназа) на разных уровнях обрезки (рис. 3b-d). Как видно, некоторые фрагменты острова (в остовном неструктурированные) быстро теряют значимость электронной плотности при увеличении обрезки. Нам показалось, что это может быть следствием подвижности этих фрагментов (мы визуализировали подвижность фрагментов окраской остова по B-фактору, рис. 3a). Понятно, что если какие-то фрагменты более подвижны, то их электронная плотность будет более размыта.

ЭП и типы атомов

Кроме того, мы визуализировали электронную плотность лиганда структуры из прошлого практикума (4ms4; баклофен) на разных уровнях подрезки (рис.3e-h). На уровне подрезки 1 все атомы покрыты, что связано с жестким положением лиганда в структуре. Однако при переходе к высшим уровням подрезки видно, что наиболее сильная электронная плотность сохраняется на электроотрицательных компонентах соединения (атом хлора, карбоксильная группа) и некоторых положениях в арильном кольце, к которым сместилась электронная плотность в соответствии с влиянием заместителей I порядка).

****Листайте как любую карусель, стрелочки нормального цвета пока в разработке****

Размышления

Почему же у структуры 7atv более высокое по сравнению с 3e3b разрешение? И почему были получены такие разные структуры? Можно предложить несколько объяснений. Что же до построения немного разных структур - это связано с тем, каким оьразом решается проблема фаз в каждом случае. Для улучшения структуры 7atv был использован прямой метод (ab initio), который может быть применен для кристаллов высокого разрешения. Для 3e3b использовали молекулярное замещение (molecular replacement), при котором используются уже известные фазы для молекулы с похожей структурой. Этот метод может давать сильно искажённую структуру, его стараются применять только в некоторых пределах.