Внутренности белков и макромолекулярных комлпексов

Отчёт о работе

Задание 1. Описание гидрофобного ядра.

В качестве исследуемой молекулы была взята трансфераза/металл-связывающий белок археи Archaeoglobus fulgidus (PDBID: 4EB5). Для извлечения из .pdb-файла информации о гидрофобных кластерах молекулы использовался сервис CluD^[1], который генерирует скрипт с прописанными в нём координатами атомов, принадлежащих тому или иному гидрофобному ядру, а также позволяет оценить размеры кластеров. Так, CluD обнаружил в молекуле, помимо прочих, два достаточно крупных ядра (1433 и 420 атомов). Учитывая, что всего в белке 7461 атом, получим, что в первое ядро входит почти 20% атомов всего белка, а во второе — около 6% (5.7%).
В ходе работы было обнаружено, что гидрофобные участки имеют выход на поверхность белка и, перемежаясь с участками гидрофильными, формируют своеборазную мозаичную структуру. Роль таких гидрофобных островков на поверхности конкретной молекулы сложно определить однозначно. Как правило, в глобулярных белках гидрофобные части обращены внутрь глоублы, ведь энергетически контакт таких участков с молекулами полярного растоврителя (в т.ч. воды) невыгоден. Но гидрофобные выходы на поверхности могут быть функционально полезными. Они могут быть сайтами связывания с субстратом, лигандами и т.д., могут принимать участие в формировании четвертичной структуры (обеспечивают взаимодействие субъединиц белка). Также они часто встречаются у интегральных мембранных белков^[2].

Задание 2. Плотность упаковки атомов в гидрофобном ядре.

Для исследования плотности упаковки гидрофобного ядра предлагалось взять один из принадлежащих ему аминокислотных остатков. В качестве такого остатка в моей работе был выбран остаток тирозина. Он обладает крупными (относительно большинства других остатков) размерами, благодаря чему можно достовернее оценить плотность упаковки. Для этого мы рассмотрели окружение этого остатка в пределах 7Å.

Выяснилось, что при последовательном увеличении расстояния от 1 до 7Å количество атомов, которые попадают в выделение, резко увеличивается на 5Å. Характерное расстояние между не связанными ковалентно атомами — 4-5Å. Можно предположить, что это и есть типичное расстояние между атомами в гидрофобном ядре. Чтобы оценить найденное значение, предлагалось выяснить, возможно ли поместить молекулу воды между атомами. Диаметр ее составляет около 2.8Å, ибо в определённом приближении можно рассматривать молекулу как один большой атом кислорода и пренебрегать остальным. Но даже если предположить, что мы рассматриваем расстояние в гидрофобном ядре между атомами с наименьшим радиусом (из предложенных это O), то свободное пространство составит около 2.2Å (5Å - 2 * 1.4Å), что намного меньше диаметра молекулы H₂O. Значит, плотность упаковки атомов в гидрофобном ядре такова, что нельзя поместить между ними молекулу воды.

Задание 3. ДНК-белковые комплексы.

Изучаемая макромолекула — комплекс двухцепочечной ДНК и белка, являющегося фактором транскрипции. Белки семейства EGR1 (early growyh response), к которому он относится, регулируют транскрипцию генов, необходимых для митогенеза и дифференцировки. Недавние исследования показали, что изучаемый белок может являться онкосупрессором, т.е. обеспечивать профилактику опухолевой трансформации клеток^[3].

В целом же подобные комплексы ДНК и белков могут служить для выполнения разнообразных функций^[4]:

• регуляция экспрессии генов
• упаковка генетического материала
• узнавание
• репарация
• репликация
• рекомбинация генетического материала