Выделение доменов в белке

Задание 1 (DOMAK)

В данном задании требуется использовать алгоритм DOMAK для поиска доменов в белке (Colab), в моем случае это антитело — иммуноглобулин класса G и подкласса 1 (PDB ID: 1IGY), точнее, его тяжелая цепь. IgG состоят из двух функционально различных участков: Fc-региона (константный участок антитела) и Fab-региона, участвующего в связывании антитела. Для каждого из них существует внутреннее деление на домены: V_h и C_h1 для Fab C_h2 и C_h3.

Рис.2 Значения SplitValue для 1IGY

Рис.1 Строение IgG и границы доменов из литературы [1]

Наблюдаем четкое разделение на 2 домена с максимумом SplitValue в 242 аминокислоте (Рис.2). Граница доменов находится в линкере и примерно соответствует Fab- и Fc-регионам.

При этом, если посмотреть на график с логарифмами SplitValue, можно обнаружить еще две границы доменов (с соответствующими максимумами в 113 и 358 остатках), которых не видно из-за больших значений основного пика. Они также примерно соответствуют границам между доменами V_h и C_h1, C_h2 и C_h3 из литературы. Структура, разделенная на домены, приведена на Рис.3.

Рис.3 Значения log SplitValue для 1IGY

Рис.4 Границы доменов согласно алгоритму DOMAK

Задание 2 (SCOP, CATH)

В этом задании предложено сравнить результаты, полученные алгоритмом DOMAK, с соответствующими записями в базах данных структурных доменов SCOP и CATH. Соответствующая информация может быть найдена на странице структуры в PDB. Поскольку в разделе SCOP2 в PDB есть записи только для легкой цепи, вместо этого была расммотрена база данных SCOPe. И в ней, и в CATH выделены четыре домена с близкими границами (Таблица 1), ожидаемо соответствующие V_h, C_h1,C_h2 и C_h3 доменам. Наиболее сильно различаются границы между вторым и третьим доменом, соответствующие границам между Fab- и Fc-сегментами, и даже понятно, почему: в этом месте расположен длинный линкер (т.н. "hinge region" [1]).

Задание 3 (InterPro)

В этом задании предложено сравнить результаты, полученные алгоритмом DOMAK, с соответствующими записями в базе данных структурных доменов InterPro с помощью поиска по последовательности. В отличие от трех предыдущих делений на домены, здесь не включаются части линкеров. Все четыре способа разметки собраны в Таблице 1.

Важное уточнение! Нумерация в PDB-файле странная и не совпадает с самой последовательностью в FASTA-файле. Именно она используется при подсчете SplitValue. Поскольку это мешает при сравнении разметок доменов из InterPro и остальных источников, границы доменов в InterPro были перенумерованы.

Рис.5 Границы доменов согласно базе данных InterPro

Таблица 1
	Домен 1 (V_h)	Домен 2 (C_h1)	Домен 3 (C_h2)	Домен 4 (C_h3)
DOMAK	2-113	114-242	243-358	359-474
CATH	2-113	114-239	240-360	361-474
SCOP	2-113	114-235	236-361	363-474
InterPro	2-112	118-223	245-357	367-474

Можно сказать, что в целом разметка на домены с помощью алгоритма DOMAK и в базах данных CATH и SCOP похожа, а наибольшие различия находятся между вторым и третьим доменом, а причина, вероятно, в наличии длинного линкера. В базе данных InterPro линкеры не были включены в домены, но несмотря на это, любой из четырех вариантов выглядит разумно, все они соответствуют однозначному разделению на вариабельный домен, участвующий непосредственно в распознавании и связывании эпитопов, и три константных, отвечающих за реализацию функций IgG путем связывания с соответствующими рецепторами [2].

Рис.6 Наименьшие границы доменов, общие между всеми четырьмя источниками. Они соответствуют доменам InterPro. Линкерные участки окрашены в коралловый цвет и, поскольку границы довольно схожие, отдельно для CATH/SCOP/DOMAK они не показаны. PyMOL-сессия

Литература (это Википедия, но речь все-таки про антитела ☺)

I don't know how to make footer properly. You may as well pretend you haven't seen this phrase!