Атлас контактов

• Таранабант – антагонист CB-1-рецептора, связывающийся в активном центре

  Название по IUPAC: N-[(2S, 3S)-4-(4-хлорфенил)-3-(3-цианофенил)-2-бутанил]-2-метил-2-{[5-трифлюорометил-2-пиридинил]-окси}-пропанамид

  Брутто-формула: C27H25ClF3N3O2

  Молярная масса: 516 г/моль

  PubChem ID: 11226090

  Нужен для того, чтобы обозначить карман связывания субстрата, а также показать конформацию рецептора в связанном с субстратом виде.

• Сульфат-анион (4)

  Брутто-формула: SO4 2-

  Молярная масса: 96 г/моль

  PubChem ID: 1117

  В структуре белка в основном окружены положительно заряженными аминокислотами (Lys, Arg, His). Вероятно, участвуют в стабилизации этих участков. Причём участки, богатые положительно заряженными аминокислотами, опоясывают сверху и снизу гидрофобную (скорее всего, трансмембранную) часть. Возможно, in vivo эти участки взаимодействуют с фосфатными группами липидов мембраны, поэтому при кристаллизации белка отдельно от мембраны возникла необходимость скомпенсировать их заряд.[5]

• Диэтиленгликоль (9)

  Название по IUPAC: 2-[2-гидроксиэтокси]этанол

  Брутто-формула: C4O3H10

  Молярная масса: 106 г/моль

  PubChem ID: 8117

  Диэтиленгликоль в основном встречается рядом с гидрофобными аминокислотами трансмембранного участка. Возможно, он использовался как более амфифильный растворитель, чем вода, в растворе с последней, чтобы очистить белок от связанных липидов мембраны. [6]

• Вода

  Брутто-формула: H2O

  Молярная масса: 18 г/моль

  PubChem ID: 962

  Нужна для кристаллизации белка, в клетке образует гидратную оболочку экспонированных наружу и внутрь мембраны участков белка.

• Водородная связь – взаимодействие между атомом водорода, ковалентно связанным с электроотрицательным атомом(в белках O, N, S), и другим электроотрицательным атомом, с обобществлением неподеленной электронной пары. Водородные связи в большом количестве присутствуют в белках, но наибольшее значение оказывают при формировании элементов вторичной структуры: альфа-спиралей и бета-листов.

  Скрипт с названием "hbonds" в апплете отображает 2 примера таких взаимодействий с измеренными параметрами водородной связи. Переключиться между ними можно с помощью кнопки "Resume". Для поиска водородных связей мы использовали команду cartoon благодаря которой нашли границы альфа-спирали и бета-листа, далее командой select выделили исследуемый участок и с помощью calculate hbonds отобразили водородные связи. Измерения проводились с помощью команды measure. Подробный скрипт можно увидеть по ссылке в апплете. По литературным данным[7], стандартное значение длины между кислородом и азотом в водородной связи альфа спирали - 2.99±0.14Å для параллельного бета-листа - 2.92±0.14Å, средние значения по результатам наших измерений лежат в этих диапозонах.

• Ионные взаимодействия внутри белка формируются между противоположно заряженными аминокислотными остатками и участвуют в формировании и стабилизации третичной структуры белка. В подобное взаимодействие могут вступать аргинин, лизин, гистидин, заряженные положительно и аспартат, глутамат, заряженные отрицательно.

  Скрипт с названием "Ionic interactions" на первой странице показывает все солевые мостики, найденные нами в исследуемом белке; на следующих трех страницах показаны изолированные примеры ионых связей. Переключиться между страницами можно с помощью кнопки "Resume". Для поиска солевых мостиков был написан скрипт, который основан на поиске атомов азота и кислорода указанных выше аминокислот , способных вступать в ионные взаимодействия на расстоянии 3.5 ангстрем (использована команда within).

• Дисульфидные связи – ковалентное взаимодействие между двумя остатками цистеинов, способные формироваться спонтанно при непосредственной близости двух аминокислот и определенных условиях среды, либо с участием фермента дисульфидизомеразы, катализирующей данную реакцию. Дисульфидные мостики – важный участник стабилизации третичной структуры белка, т.к. являются наиболее прочными из всех стабилизирующих взаимодействий. Часто формируются между разными элементами вторичной структуры, тем самым сильно ограничивая возможности конформационных переходов и стабилизируя структуру.

  Скрипт с названием "Disulfide bonds" на первой странице показывает положение обнаруженного дисульфидного мостика в белке, на второй - изолированную связь. Переключиться между страницами можно с помощью кнопки "Resume". Для поиска дисульфидных мостиков была использована команда restrict cys*, которая отобразила все цистеины белка. Анализируя расположение аминокислот и используя команду ssbonds on, был найден один дисульфидный мостик.

• Ароматические взаимодействия(стекинг) - нековалентные взаимодействия между плоской ароматической системой и другой подобной системой (π-π-стэкинг) или же катионом (π-катионный-стэкинг). Данные связи участвуют в стабилизации третичной структуры белка.

  Скрипт с названием "Stacking" на первой странице показывает положение примеров стэкинга в белке, на последующих – изолированные связи. Для поиска стэкинга была примена команда restrict tyr*, phe*, trp*, которая отобразила все ароматические аминокислоты белка. Анализируя взаимное расположение аминокислот были найдены примеры параллельного стекинга и Т-стекинга.

Минимальное расстояние, на котором соседние атомы покрывают практически весь остаток фенилаланина составляет 4 ангстрема. Вероятно, это расстояние и является расстоянием между соседними не связанными ковалентно атомами в белке.

Для расчета того, получится ли поместить какой-либо атом между двумя атомами, необходимо рассчитать расстояние от краев этих атомов. Возьмем наименьший из возможных радиусов - кислорода (1,4 ангстрем). Тогда расстояние между двумя атомами кислорода составим 4-1,4*2=1,2 ангстрема. Соответственно, поместить еще один атом между двумя нековалентно связанными атомами в белке не выйдет. В таком случае, радиус атома должен был составлять 0,6 ангстрем.[8]

Важные для связывания остатки:

1. Ser123 – водородная связь с одним из фторов -CF3 группировки, Ser383 – водородная связь с кислородом кетогруппы
2. Целый кластер гидрофобных аминокислот (Met103, Ile105, Phe108, Leu122, Ile 169, Phe 170, Val196, Phe268, Trp356, Phe379, Phe381) в кармане связывания, стабилизирующий комплекс белка с гидрофобными каннабиноидами
3. Phe170 – можно предположить Т-стэкинг (кольца расположены перпендикулярно на расстоянии около 4,5А)