Задание 1. Знакомство с укладками

Структуры 1vioA01, 1vs5D02, 2istA01, 2janA03, 2k6pA00, 2xzmW01, 3hp7A01, 3kbgA01, 5mmjd02 были выравнены на 1kskA01 (референсная структура) с помощью команды super в PyMol (рисунки 1, 3). Видно, что эти структуры имеют одинаковую третичную структуру и укладку, насмотря на то, что длина бета-тяжей и положение альфа-спиралей относительно референсной структуры отличается довольно существенно (рисунки 2, 4). У всех структур бета-листы и альфа-спирали распологаются в адном и том же месте фолда. Есть отличия в количестве вета-тяжей, образующих, бета-листы, и в присутствии третьей альфа спирали у двух моделей там, где у остальных просто петля. Это может быть связано с неправильным отображением PyMol, т. к. в большинстве структур (в 8 из 10) на этом месте петля, а все структуры очень похожи. Также видно, что у одной модели (рисунок 3, персиковая структура) на месте петли во всех других структурах расположена альфа-спираль. Мне кажется, это связано с неправильным отображением PyMol этого участка и в персиковой структуре на том месте тоже петля.

Рисунок 1. Выравнивание 10 структур (за референсную бралась 1kskA01). Ракурс 1.

Рисунок 2. Выравнивание 10 структур (за референсную бралась 1kskA01). Ракурс 1, отображение сеткой.

Рисунок 3. Выравнивание 10 структур (за референсную бралась 1kskA01). Ракурс 2.

Рисунок 4. Выравнивание 10 структур (за референсную бралась 1kskA01). Ракурс 2, отображение сеткой.

Задание 2. Работа с разметкой вторичной структуры в ручном режиме

Для пары 1kskA01, 1vs5D02. В этих двух структурах сильно различается область бета-листа: в 1kskA01 он состоит только из двух бета-тяжей, в 1vs5D02 - из четырех (рисунок 5). Кроме того, второй сверху (если считать по расположению на рисунке) бета-тяж в 1vs5D02 значительно длиннее, чем на второй моделе. Однако он скручен, что наводит на мысль о неправильном отображении PyMol данного участка. Рассмотрим подроднее второй и третий бета-тяжи обеих структур.

В первую очередь бросается в глаза то, что они образованы разными остатками: второй тяж - EHDVAY (1kskA01) и NDVVSI (1vs5D02), третий тяж - PLAQ (1kskA01) и EGTF (1vs5D02). Если взглянуть на водородные связи между кислородами и азотами остова, образющие бета-лист из бета тяжей, то они присутствуют только в 1vs5D02 (в 1kskA01 на этом месте петля)(рисунки 6, 7). Таким образом, мне кажется, что различие в разметке вторичной структуры оправдано.

Рисунок 5. Выравнивание 1kskA01 (серая) и 1vs5D02 (желтая).

Рисунок 6. Петля 1kskA01. Контакты, которые должны образовываться при формировании бета-листа, показаны желтыми пунктирными линиями. В данном случае они не формируются (есть только одна водородная связь).

Рисунок 7. Петля 1vs5D02. Контакты, которые должны образовываться при формировании бета-листа, показаны желтыми пунктирными линиями. В данном случае они формируются и образованы водородными связями.

Задание 3. Работа с разметкой вторичной структуры в автоматическом режиме

Использую классификацию, расценивающую все, что не является бета-листом ('E') или альфа-спиралью ('H'), как петлю ('C'), была рассчитана склонность каждого типа аминокислоты образовывать тот или иной тип вторичной структуры (amino acid secondary structure propensity) (приведенные ниже таблица и heat map). Для расчетов была использована формула P_ik = (n_ik/n_i) / (N_k/N), где P_ik это propensity аминокислотного остатка i образовывать тип вторичной структуры j, n_ik это количество остатков i в датасете, образующих тип вторичной структуры j, n_i это общее количество остатков i в датасете, N_k это общее количество остатков, образующих тип вторичной структуры j во всем датасете и N - общее количество остатков в датасете.

Из таблицы и heat map видно, что валин значительно чаще других остатков образует бета-лист, чем другие элементы вторичной структуры, аланин - альфа-спираль, а гистидин - петли. Также к образованию бета-листов склонны изолейцин, треонин и тирозин, альфа-спиралей - аргинин, лейцин и изолейцин, петель - глицин и пролин.