Нажмите "Start script" чтобы начать работу
В качестве исследуемой молекулы был взят белок гидролизующей Beta-lactamase VIM-4.
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. С помощью этой программы нам удалось обнаружить в молекуле четыре достаточно крупных гидрофобных ядра (более ста атомов).| Наиболее крупные гидрофобные ядра | |||
| Ядро | Количество атомов | % от количества атомов в белке | |
| core 1 | 289 | 7.3% | |
| core 11 | 247 | 6.2% | |
| core 6 | 142 | 3.6% | |
| core 3 | 102 | 2.6% | |
| Всего атомов | 3969 | 100% | |
Подробное рассмотрение наибольшего, первого, гидрофобного ядра показало, что гидрофобные участки имеют очень малый выход на поверхность белка. Это был ожидаемый результат - 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). Функции гидрофобных участков в данном случае определить сложно.
Для исследования плотности упаковки гидрофобного ядра предлагалось взять один из принадлежащих ему аминокислотных остатков. В качестве такого остатка был выбран остаток тирозина. Он обладает относительно большими размерами, что позволяет точене оценить плотность упаковки. Мы рассмотрели окружение этого остатка в пределах 7Å.
Выяснилось, что при последовательном увеличении расстояния от 1Å до7Å количество атомов, которые попадают в выделение, возрастает равномерно и при радиусе 7Å атомы тирозинового остатка гидрофобного ядра уже не видны.
| Окружение тирозина [TYR]195 гидрофобного ядра | |||||||
| Радиус | 1.0Å | 2.0Å | 3.0Å | 4.0Å | 5.0Å | 6.0Å | 7.0Å |
| Количество атомов | 12 | 12 | 39 | 100 | 120 | 155 | 294 |
Для оценки найденного значения выясним, может ли между атомами остатка и атомами его окружения поместиться молекула воды. Характерное расстояние между не связанными ковалентно атомами — 4-5Å. Можно предположить, что это и есть типичное расстояние между атомами в гидрофобном ядре. Ван-дер-Ваальсов радиус кислорода составляет 1.4Å — если пренебречь атомами водорода, получается, что диаметр молекулы воды составляет около 2 ⋅ 1.4Å = 2.8Å. Даже если взять значение в 4Å и предположить, что Ван-дер-Ваальсовы радиусы атомов минимальны, получится, что свободное расстояние составляет 4 - 2.8 = 1.2Å, что очевидно меньше диаметра молекулы воды. То есть помещение молекулы воды между ними невозможно.
Мы рассматривали структуру ДНК-белкового комплекса фермента (Thymine DNA Glycosylase) с продуктом реакции. Данный белок участвует в репарации ДНК при нестыковке пары GT и GU пар вследствие, например, метилирования одного из нуклеотидов. Белок катализирует удаление измененных оснований из ДНК путем расщепления N-гликозидной связи между основанием и дезоксирибозой.