Исследование вторичной структуры белка HutP_BACSU (PDB ID: 1WPV)

На всякий случай: 1WPV.pdb.

Общее описание вторичной структуры белка HutP_BACSU.

Данные, полученные командой structure:

Выбор элементов вторичной структуры, опредение множества атомов остова для каждого элемента.

Для исследования выбраны следующие элементы вторичной структуры:

• самая длинная α-спираль 69-88 (TYR69:A-ARG88:A) - myhelix
• β-тяж 99-109 (THR99:A-GLY109:A) и антипараллельные по отношению к нему β-тяжи 36-44 (LYS36:A-SER44:A) и 120-130 (TRP120:A-GLY130:A) - mysheet
• петля, в которой полипептидная цепь круто разворачивается на 180°, 130-137 (GLY130:A-GLU137:A) - myturn

Соседних параллельных β-тяжей в моем белке нет, поэтому исследоваться будут антипараллельные.

Используемый для получения изображения скрипт: all.spt.

Создание картинок, иллюстирующих свойств выбранной альфа-спирали.

Используемый скрипт: helix.spt.

Определение наиболее часто встречающихся Н-связей.

Общий вид записи: Н(i,j), где i - номер остатка, которому принадлежит атом кислорода, j- номер остатка, которому принадлежит атом азота. ...,H(6,10),H(7,11),...,H(10,14),...- некоторое множество встречающихся Н-связей. Видим, что j=i+4. Обобщенный паттерн: H(i,i+4).

Определение расположения атомов Cβ относительно спирали.

Создание иллюстраций свойств выбранного бета-тяжа.

Используемый скрипт: sheet.spt.

Видно закручивание и складчатость β-слоя, соседние β-тяжи в β-листе расположены таким образом, что их Cα атомы находятся рядом, а боковые цепи указывают в одном направлении. Межцепочечные водородные связи ориентированы параллельно друг другу и перпендикулярны оси симметрии β-листа

Определение наиболее часто встречающихся Н-связей.

Составим таблицу для водородных связей для двух антипараллельных β-тяжей, указав номера остатков, начиная с N-концов β-тяжей и принимая за i - первый остаток первого тяжа, за k - второго (начиная с N-концов β-тяжей):

Тяж 36-44	36, i	38, i+2	40, i+4	42, i+6	44, i+8
Тяж 99-109	108, k+8	106, k+6	104, k+4	102, k+2	100, k

Если n - число остатков от начала первого β-тяжа до начала второго, то таблицу можно представить в виде:

Тяж 36-44	36, i	38, i+2	40, i+4	42, i+6	44, i+8
Тяж 99-109	108, i+n+8	106, i+n+4	104, i+n	102, i+n-4	100, i+n-8
Паттерн	(i,i+n+8)	(i,i+n+4)	(i,i+n)	(i,i+n-4)	(i,i+n-8)

Теперь определение расположения атомов Cβ относительно "плоскости" β-листа.

С удобным положением листов возникли некоторые проблемы, то, что получилось, изображено ниже. Заметно очередное расположение атомов Cβ в β-тяжах, Cβ атомы, под приблизительно равными по отношению к связям углами, попеременно обращены на разные стороны листа. Показано измерение угла между Cβ атомом и углеродным атомом остова цепи. Получилось значение близкое к тетраэдрическому.

Создание изображения реверсивного поворота.

Выбранный Cβ-поворот: Gly130Ala131Pro132Ile133Lys134Gly135Leu136Glu137 (130-137:A).

Н-связь (136,131) наиболее вероятно способна "скрепить" поворот.

Определение параметров выбранной спирали: шага, числа элементов на виток и радиуса.

Используемый скрипт: helixpar.spt.

Спираль правозакрученная (вкручивается вдаль по часовой стрелке), перед n ставим "+". Среднее число аминокислотных остатков на виток спирали равно 3,6. Параметр спирали +n=3,6.

Шаг спирали p (минимальное расстояние между двумя эквивалентными точками) находим, измеряя расстояния между парами атомов Cα,находящихся друг под другом. В данном случае p=5.35 Å.

Смещение по оси на один остаток (параметр d спирали) можно вычислить по формуле d=p/n:

d=5,35/3,6=1,49 Å.

Для нахождения радиуса r спирали расположим ее часть перпендикулярно плоскости экрана, для удобства возьмем 72-85 остатки. 5.35 Å.

Находим расстояние между атомами в декартовой системе координат. Такое измерение позволит получить более точные значения, чем с помощью RasMol, т.к. он ведет измеререния в трехмерной системе координат, что неудобно в данном случае.

По формуле s=((x₂-x₁)²+(y₂-y₁)²)^1/2 получаем:

s(73;75)=2,063 Å, s(74;76)=4,8953 Å, s(75;77)=5,503 Å.

Среднее значение 4,154 Å. Это диаметр спирали, следовательно, радиус r=2,077 Å, допуская же оценку "сверху", r<2,077 Å.

Описание бета-тяжа как спираль, оценка параметров такой спирали.

Используемый скрипт: sheethelix.spt.

Выше изображена пара атомов Cα с номерами остатков 106 и 108, находящихся друг под другом. Расстояние между ними равно 6.75 Å. Хотя, если совсем уж описывать бета-тяж как спираль, нужно было бы выбирать остатки, между которыми имеются три других.

Шаг спирали p (минимальное расстояние между двумя эквивалентными точками) находим, измеряя расстояния между парами атомов Cα,находящихся друг под другом. В данном случае p=6.02 Å.

Смещение по оси на один остаток (параметр d) можно вычислить по формуле d=p/n:

d=6,02/2=3,01 Å.