Изображение области связывания иона магния с цепью А белка ENO_ECOLI

В центре изображён ион магния (шарик зелёного цвета). Вокруг него располагаются аминокислотные остатки, которые с ним взаимодействуют. Красные шарики — это атомы кислорода, непосредственно взаимодействующие с ионом. Данная область была выделена с помощью программы Rasmol (использовался скрипт 1e9i.def, а также команды Rasmol'а). Критерий выделения — расстояние от иона магния до остатков (не более 4,5 Å).

Генно-инженерный эксперимент

План:

1. Остатки, взаимодействующие с ионом магния: asp245, glu289, asp316 (показаны краткие обозначения аминокислот и их номера в цепи А).
2. Остаток, замена которого повлияет на способность цепи А связываться с лигандом — asp316 (замена на лейцин).
3. Остаток, замена которого не сильно повлияет на способность цепи А связываться с лигандом — glu289 (можно заменить на аспарагиновую кислоту).
4. Обоснование замены.
   Вообще говоря, аспарагиновая и глутаминовая кислоты мало отличаются по своим химическим свойствам. Но выбор, сделанный выше, вполне обоснован. Во-первых, в остатке glu289 больше атомов углерода, а значит, у него гидрофобные свойства сильнее, чем у asp316. Поэтому при замене глутаминовой кислоты меньше вероятность того, что взаимодействие цепи с ионом магния резко изменится (из-за того, что её можно заменить как на остаток с преобладающими гидрофобными свойствами, так и с доминирующими гидрофильными свойствами). Для аспарагиновой кислоты подобное менее характерно, и при её замене на остаток с ярко выраженными гидрофобными свойствами (лейцин и т. д.) характер связи с магнием наверняка изменится.
   И во-вторых, в скрипте AtomTypes.def атомы glu.cb и glu.cg относятся к неполярным (hfall), а атомы asp.od1,asp.od2,glu.oe1 и glu.oe2 — к полярным (hball). Исходя из этого и из того, что в обоих остатках есть две группы COOH, можно заключить, что аспарагиновая кислота — остаток с ярко выраженными гидрофильными свойствами, а глутаминовая кислота — это остаток, у которого гидрофильные свойства преобладают, но в определённых условиях (температура, значения pH и т. д.) он может проявлять и гидрофобные свойства.