Семестр VII. Рентгеноструктурный анализ (часть 1, еще раз)

Электронная плотность. Рассеяние электрона (dTMK)

Структура, которую я анализирована в пердыдущий раз мне очень разонравилась из-за того, что не очень качественная и вообще не очень, поэтому я решила взять что-то покрасивее. А именно, тимидилат-киназа (dTMK, из холерного вибриона) с PDB ID 3LV8. Как и раньше, структура белка была выбрана по нескольким критериям:
  • Сервис EDS знает PDB-код.
  • В PDB есть экпериментальные данные о структуре, а не только модель. Разрешение скачанной с PDB структуры 3LV8 - 1.8 А, а процент наблюдаемых гармоник - 99,4%. 
    CRYST1  112.973  112.973  112.973  90.00  90.00  90.00 P 43 3 2     24
REMARK   3   RESOLUTION RANGE HIGH (ANGSTROMS) : 1.80
REMARK   3   RESOLUTION RANGE LOW  (ANGSTROMS) : 30.00
REMARK   3   DATA CUTOFF            (SIGMA(F)) : NULL 
REMARK   3   COMPLETENESS FOR RANGE        (%) : 99.4
REMARK   3   NUMBER OF REFLECTIONS             : 22043
  • Есть файл структурных факторов (экспериментальные данные).
  • Есть подходящие структурные гомологи белка. Проверка PDBeFold => launch => Query - PDB код, в таблице с находками должно быть 5 или более разных белков с RMSD (оценка сходства) от 0,8 до 2,5 ангстрем и N_align(число сопоставленных C_alpha) от 50% до 90%. В этой структуре присутствуют гетероатомы (ионы кальция и хлора), а так же связанные молекулы (TMP, TDP and ADP). Тимидинкиназа (TMK) катализирует реакцию: Тимидин + ATP -> TMP + ADP, которая идет дальше под действием тимидилаткиназы (dTMK) дальше TMP + ATP -> TDP + ADP. 
    HET    ADP  A 213      27
HET    TMP  A 214      21
HET     CA  A 216       1
HET     CA  A 217       1
HET     CA  A 218       1
HET     CA  A 219       1
HET     CA  A 220       1
HET     CA  A 221       1
HET     CL  A 222       1
HETNAM     ADP ADENOSINE-5'-DIPHOSPHATE
HETNAM     TMP THYMIDINE-5'-PHOSPHATE
HETNAM      CA CALCIUM ION
HETNAM      CL CHLORIDE ION


    Изображение структуреs тимидинкиназы в комплекса с TMP и ADP.

    Файл с электронной плотностью можно получить на сайте EDS. На странице с информацией о записи PDB в разделе Download => "Maps" => заказать карту в формате по умолчанию (O и 2mFo-DFc).
    Для оценки качества модели пространственной структуры, представленной в PDB файле, снова были построены изображения электронной плотности для 3 уровней электронной плотности (ЭП) вокруг четырех (103-106) аминокислотных остатков. Разрешение данной модели гораздо лучше (1,8А против 2,4 А), однако сильно лучше паутинка ЭП окружать модель не стала - ошметки так же разбросаны вокруг или не все атомы на поверхности белка вписываются в ЭП.
    Level 1 Level 2 Level 3
    Так же приведу картинку остатков гистидина-58 и аспартата-97. Остаток гистидина-58 находится ближе к повехности белка. Здесь можно отметить, что плотность более менее соответствует положению атомов только на первом уровне подрезки, а при рассмотрении третьего уровня наибольшая ЭП почти нет на радикале, и чуть больше на атомах СHNO, хотя в кольце бокового радикла гистидина есть два электроотрицательных атома.

    Остаток аспартата-97 находится внутри белка и его карта ЭП выглядит посимпатичнее, ведь с увеличением уровня подрезки ЭП собирается к наиболее электроотрицательным атомам кислорода и азота.

    Таким образом, ЭП поврехности белка хуже повторяется поделью, чем внутри. Хоть карта электронной плотности не очень красиво и точно повторяет модель (лучше - на низких уровнях подрезки), видимо, этого качества достаточно для создания реконструкции структуры.

    И самый последний вывод - работать дальше будем с ГАФД, ибо она ничем не хуже =)
    Level 1 Level 2 Level 3
    Level 1 Level 2 Level 3