Задание 1. Задание 1. SASA, MSA

Структуры 1OXP, 1OXO являются соответственно закрытой и открытой конформациоей одного и того же белка аспартат аминотрансферазы. В PyMol Biological Assemblies этих двух структур были наложены друг на друга с помощью команды super (рисунок 1). Открытая о закрытая модели структурно похожи и отличаются только смещением относительно разных конформаций трех альфа-спиралей и петель (правая часть рисунка 1).

Рисунок 1. Наложение двух структур аспартат аминотрансферазы, соответствующих открытой (1OXO, желтый) и закрытой (1OXP, серый) конформациям. Правые части структур на рисунке заметно отличаются.

После визуального сравнения сруктур была вычислена площадь молекулярной поверхности (MS) и площадь поверхности, доступной растворителю (SAS) для обеих форм с помощью команд get_area \ и set dot_solvent, 0 (MS), set dot_solvent, 1 (SAS):

MS (1OXP): 41470.898 Angstroms^2

SAS (1OXP): 19318.289 Angstroms^2

MS (1OXO): 41716.703 Angstroms^2

SAS (1OXO): 19791.881 Angstroms^2

Видно, что и площадь молекулярной поверхности, и площадь поверхности, доступной растворителю, больше у 1OXO (открытая конформация). Это может быть связано с тем, что у молекул растворителя в открытой конформации появляется возможность "достать" до тех остатков, которые были недоступны в закрытой. Также возможным объяснением может быть то, что в открытой конформации некоторые остатки, которые в закрытой находились внутри белка, могут стать экспанированными. Оба объяснения почти одинаковы, но в первом случае у молекул воды появляется возможность проникнуть в ранее недоступные части белка, а во втором - остатки белка сами выходят на поверхность.

Задание 2. Карманы, объем

Для закрытой конформации (1OXP) веб-сервер fpocket нашел 28 карманов, для открытой (1OXO) - 27. Мне кажется, что в области валина 36 (рисунок 2, фиолетовая окраска) расположен карман связывания, т. к. конформационные изменения между открытой и закрытой формами непосредственно его затрагивают (альфа спирали освобождают эту область при переходе в открытую конформацию).

Рисунок 2. Наложение двух структур аспартат аминотрансферазы, соответствующих открытой (1OXO, желтый) и закрытой (1OXP, серый) конформациям. Фиолетовым отмечен предполагаемый визуально определенный карман свзывания.

Более всего определенному визуально карману соответствует выделенное желто-зеленым предсказание fpocketа для структур 1OXP (1626.7371 Angstroms^2) и 1OXO (1653.0732 Angstroms^2) (рисунки 3, 4). Объем кармана больше в открытой конформации, чем в закрытой. Это может значить то, что открытая конформация предоставляет лиганду больше места для связывания, чем было в закрытой. Возможно, иначе было бы невозможным связывание (объем кармна закрытой конформации был бы слишком маленьким, чтобы лиганд в него выгодно поместился).

Рисунок 3. Карманы связывания закрытой конформации (1OXP), определенные с помощью веб-сервиса pocket.

Рисунок 4. Карманы связывания открытой конформации (1OXO), определенные с помощью веб-сервиса pocket.

Задание 3. Экспонированность

Остатоком, который сильнее всего изменил экспанированность при "закрытии" белка, является GLU314 (В относительной шкале экспонированность изменилась на 54, а в абсолютной - на ~5.4). При сравнении экспонированности как отношения, в некоторых случаях может возникать nan или inf (при делении нуля на ноль или числа на ноль). В связи с этим, мне кажется, лучше вычислять разность GLU314 расположен на конце самой протяженной из альфа спиралей, описанных в задании 1. Этот остаток не образует никаких взаимодействий с другими остатками, но в открытой конформации образует водородные связи с двум молекулами воды (634 и 664) (рисунки 5, 6). Возможно, эти водородные связи помогают поддерживать конформацию кармана в таком положении, закрепляя дальний край одной из альфа-спиралей его формирующих.

Рисунок 5. Остаток, больше всего изменивший свою экспонированность при "закрытии" белка (GLU314,фиолетовый), и его окружение (показано sticks) в закрытой конформации.

Рисунок 6. Остаток, больше всего изменивший свою экспонированность при "закрытии" белка (GLU314,фиолетовый), и его окружение (показано sticks) в открытой конформации. Пунктирными желтыми линиями показаны водородные связи.