Внутренности белков и макромолекулярных комплексов

Практикум 2

• Введение
  В данном практикуме я изучил гидрофобные структуры внутри белка 3K0L, а также взаимодействие белков с молекулой ДНК на произвольном примере.
  3K0L - регулятор транскрипции семейства MarК Acinetobacter sp., состоит из двух идентичных по первичной структуре цепей, в каждой по 162 аминокислоты^[1].

• Визуализация

• Задание 1

  В данном задании я рассмотрел гидрофобное ядро данного белка, а также гидрофобные свзяи внутри него. Задание иллюстрирует скрипт hydcore. При помощи сервиса CluD^[2] я установил, что белок имеет одно большое гидрофобное ядро, размером в 480 атомов, что составляет 21,3% от общего числа атомов (без учета воды и лиганда), при этом, на цепь А приходится 237 атомов, а на цепь Б - 243. Изучив пространственное расположение гидрофобного ядра, я предположил, что гидрофобные взаимодействия обеспечивают формирование четвертичной структуры это белка, соединяя две цепи между собой. Это отражено на третьем изображениие скрипта, ван-дер-Вальсовы сферы атомов гидрофобного ядра покрашены в разные цвета для двух цепей, также приведены остовы обеих цепей. Можно видеть, что гидрофобные аминокислоты находятся на стороне альфа-спирали, направленной внутрь белка. Я думаю, за счет этого и обеспечивается сворачивание белка и поддержание его структуры. Однако некоторые участки гидрофобного ядра выходят на поверхность белка, что, вероятно, служит для выполнения его непосредственных функций.

• Задание 2

  Для изучения плотности упаковки атомов в белке я выбрал аминокислоту PHE46 из цепи А. Аминокислота и ее атомарное окружение показаны на скрипте coredens. Минимальное расстояние, после которого аминокислота достаточно закрывается другими атомами, составляет 8 ангстрем, что я отобразил в скрипте. Среднее расстояние между соседними ковалентно не связанными атомами составило 3,95 ангстрем по результатам 20 измерений.
  Сможет ли молекула воды поместиться между соседними атомами в белке? Примем ван-дер-Вальсов диаметр молекулы воды = 3,04 ангстрем^[3]. Если попытаться поместить молекулу воды между двумя атомами кислорода (имеют наименьший радиус среди элементов, входящих в состав белка), то для нее останется 3,95 - 2*1.52 = 0,91 анстрем, чего явно не хватит.

• Задание 3

  5KFK - комплекс ДНК и ДНК-полимеразы η человека^[4]. Данный белок овечает за репарацию ДНК, особенно важна его способность устранять димеры пиримидиновых оснований, вызванные воздействием ультрафиолета^[6].
  Задание иллюстрируется скриптом dnaprot. На втором изображении можно видеть, что, за редким исключением, белок соединяется только с сахарофосфатным остовом ДНК.
  У каждого организма существует масса различных белков, так или иначе взаимодействующих с молекулой ДНК. Это, например, обширное семейство ДНК-полимераз, которые производят репликацию ДНК, выстраивая новую цепь нуклеотидов комплиментарно старой. Белки-гистоны "наматывают" на себя цепочку ДНК, формируя нуклеосому - первую структуру в упаковке ДНК. Транспозазы осуществляют узнавание, вырезание и инсерцию транспозонов на новое место в цепи ДНК, обеспечивая процессы, где требуется изменчивость генома^[6].

• Источники

  1. PDB - 3K0L
     
  2. Cервис CluD
     
  3. Китайгородский А.И. Молекулярные кристаллы. М.: Наука, 1971. 424 с.
  4. PDB - 5KFK
     
  5. PDB - DNA polymerase eta
     
  6. Wikipedia - Транспозоны