Prac 7.Pockets & IndFit

Изменения

Белок при связывании лиганда изменяет свою конформацию. При этом объемы полостей и карманов белка могут меняться. Не всегда понятен механизм таких изменений. Существуют понятие Induced Fit - изменения, затрагивающие при связывании лиганда как белок, так и лиганд; возможно также, что лиганд при связывании не будет принципиально менять свою конформацию и преобразоваоваться под воздейтсвием лиганда будет только белок. Я рассмотрю предложенные структуры какой-то тирозин-киназы в свободной форме и в связанной с лигандом DKI (CDK 1/2 Inhibitor III). У меня, конечно, не CDK, но тоже киназа.

Несколько петель рядом с местом связывания имеют другое положение. (рис. 2а) На одной петле остатки Gln-298 и Tyr-299 сместились (рис. 2b), сильно повлияв на положение петли. Глутамин, в free-форме находившийся без связи, в связанной форме фермента образует связь (водородную) с кислородом полярной группы лиганда. Тирозин участвует в pi-стекинге с лигандом (в free-форме не участвует во взаимодействиях). На другой петле остаток Asp-427 сместился, повернув петлю (в free-форме он располагался в области нынешнего лиганда), а вслед за петлёй повернулся остаток Phe-428.(рис.2c) Еще одно совсем небольшое изменение - более подходящее для водородной связи положение остова остатка Met364 (угол N-H---N стал ближе к 180°) - водородная связь тут образовалась впервые, на рисунке же обозначены углы, как если бы связывание было в случаях bonded и free (рис.2d).

Далее я с помощью сервиса POCASA нашла предположительные карманы в свободной и связанной формах фермента. Для связанной формы сервис нашел всего 4 кармана, в то время как для свободной выдал 5 самых больших по объему. Два самыз больших кармана bound-формы хорошо соответствуют 3 самым большим карманам free-формы: Pock243 ~ Pock349 + Pock123, причем лиганд связывается в части кармана 243, соответствующей карману 123. (рис.3а,b) Pock138 ~ Pock147, но в этом кармане лиганд DKI не связывается. Остальные карманы не соответствуют друг другу (рис.3c,d)В связи с тем, что карманов в месте связывания неодинаковое количество и они не полностью заключают объем доступного пространства, сложно оценивать изменения объема с помощью предложенных POCASA значений (1244(bound) vs 597 + 566 = 1163(free)). Я все-таки думаю, что объем уменьшается при связываниии лиганда. Более того, мне думается, что тут работает механизм Induced Fit - объем полости, в которой помещается лиганд, слишком мал и место для проникновения слишком узко, чтобы туда мог протиснуться лиганд.

Докинг

Докинг позволяет оценить потенциальное положение лиганда относительно белка. Задача состояла в том, чтобы найти наиболее вероятное положение лиганда в free-форме. Для этого нужно было протонировать и лиганд (сделано программой SPORES на kodomo), и белок (сделано на сервисе PDB2PQR). Протонирование лиганда прошло правильно (рис.4a). После этого можно приступать к докингу на сайте Webina. Нужно было загрузить структуры лиганда и free-формы и выровнять параллелепипед относительно лиганда, полностью его покрыв (я взяла кубик 20*20*20). Докинг прошел за 1 минуту и выдал 9 наиболее вероятных с точки зрения алгоритма положений лиганда. Одно из них (первое, с лучшей аффинностью) было лучше остальных: средняя часть лиганда лежит в таком же положении, что и в bound-форме (рис.4b), и есть намеки на наличие 3 одинаковых водородных связи и водородную связь с лейцином ключевой петли (рис.4c - у лиганда потерялись валентности, но все работает корректно). Взаимодействия, реализуемые описанной в задании 1 петлёй, не образуются. Исходя из этого, можно предположить, что образование связанной формы происходит так: сначала приходит лиганд и связывается в кармане, и эта связь стабилизируется водородными связями в средней части молекулы, водородная связь с лейцином ключевой петли провоцирует каким-то образом кардинальное изменение её положения. Таким образом, мне кажется, в данном случае механизм Induced Fit не имеет места - просто лиганд, связываясь в кармане, вызывает изменения в положении других частей белка.
Попытка визуализировать взаимодействия лиганд (лучшее положение после докинга)+ free-форма с помощью PoseView не удалась - на картинке не отображаются 3 ключевых взаимодействия, хотя взаимодействие с лейцином отображается. С bound-формой все работает почти корректно(рис.4d)