Семестр VII. Рентгеноструктурный анализ (часть 2)
Восстановление кристалла
Cтруктура ДНК-белкового комплекса 3HDD
PDB-структура 3HDD содержит две белковые цепи (А - голубая и В - зеленая) и двойную спираль ДНК (желтая).
Cтруктура ДНК-белкового комплекса 3HDD
Белковые молекулы располагаются относительно ДНК несимметрично и заходят одной из своих альфа-спиралей в ее большие бороздки. "На краю" двойной спирали ДНК в данной ячейке располагается белковая цепь B. Чтобы описать водородные связи между остатками цепи В и ДНК соседних ячеек, при помощи команды symexp были восстановленны прилежащие к данной цепи ячейки. В результате получилось изображение всех объектов в радиусе 4 A от цепи B. Из рисунка видно, что цепи А и В белка связываются с молекулами ДНК периодично, поворачивая при этом молекулы ДНК от ячейки к ячейке. Таким образом, можно сделать вывод, что цепи А и В белка связываются с молекулами ДНК одинаково. При этом каждая белковая молекула "скрепляет" между собой две молекулы ДНК, заходя в их большую борозку своей альфа-спиралью.
symexp sym, 3HDD, chain b, 4
 Отображение всех объектов в радиусе 4 A от цепи B ДНК-белкового комплекса 3HDD (вид спереди) |
 Отображение всех объектов в радиусе 4 A цепи B ДНК-белкового комплекса 3HDD (вид сверху) |
 Взаимодействия между белковыми цепями А разных ячеек |
 Взаимодействия между белковыми цепями B разных ячеек |
 Взаимное разположение разных слоев молекул ДНК |
select chainBres, byres ((chain B and str) within 3.5 of sym*) show sticks, chainBres util.cnc chainBres #раскраска по атомам (кроме углерода) select DNAres, byres (sym* within 3.5 of chB) show sticks, DNAres util.cnc DNAres #раскраска по атомам (кроме углерода)Водородные связи были изображены с помощью команды distance:
distance hbonds, chainBres, DNAres, 3.5, 2
Взаимодействия цепи В с молекулами ДНК других ячеек (общий вид). Остатки ДНК имеют светло-персиковый цвет атомов углерода, а белка - светло-зеленый. Контакты между цепью Б и ДНК соседних ячеек обозначены пунктирными линиями.
Таким образом, была восстановлена структура красталла и определена часть контактов между соседними ячейкми. Единичная структура 3HDD несимметрична и не дает представления о структуре кристалла, поэтому отображение соседних ячеек необходимо для описания структуры кристалла.
Cтруктура глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (GAPDH) 1J0X
Глицеральдегид-3-фосфат дегидрогеназа - гомотетрамер, который представляет собой асимметрическую единицу. Элементарная ячейка кристалла GAPDH содержит 16 молекул белка и является орторомбической (α = γ = β = 90, a ≠ b ≠ c) с примитивной решёткой Бравэ. В файле PDB заданы операторы симметрии:CRYST1 81.700 98.500 183.100 90.00 90.00 90.00 P 21 21 21 16 X, Y, Z -X+1/2, -Y, Z+1/2 #поворот в плоскости XZ со смещением -X, Y+1/2, -Z+1/2 #поворот в плоскости XZ со смещением X+1/2, -Y+1/2, -Z #поворот в плоскости YZ со смещением
REMARK 3 RESOLUTION RANGE HIGH (ANGSTROMS) : 2.40 REMARK 3 RESOLUTION RANGE LOW (ANGSTROMS) : 17.93 REMARK 3 DATA CUTOFF (SIGMA(F)) : NULL REMARK 3 DATA CUTOFF HIGH (ABS(F)) : NULL REMARK 3 DATA CUTOFF LOW (ABS(F)) : NULL REMARK 3 COMPLETENESS (WORKING+TEST) (%) : 96.2 REMARK 3 NUMBER OF REFLECTIONS : 56188
Cтруктура глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы (GAPDH) 1J0X. Раскраска по цепям (palegreen, chain O; pink, chain P; argon, chain Q; sulfur, chain R)
Так как структура состоит из четырех белковых цепей (O, P, Q, R), которые тоже повернуты друг относительно друга таким образом, что взаимодействуют с соседними тетрамерами разными частями цепей. Поэтому будем рассматривать все четыре белковые цепи. Для определения взаимодействий между соседними тетрамерами, были снова использованы команды symexp и distance в PyMol:
symexp sym, str, chain O, 5 select chOres, byres ((chain O and str) within 3.5 of sym*) show sticks, chOres util.cnc chOres select neigh_res, byres (sym* within 3.5 of (chain O and str)) color wheat, neigh_res show sticks, neigh_res util.cnc neigh_res distance hbonds, chOres, neigh_res, 3.5, 2 color black, hbond*
Отображение всех объектов на расстоянии 3.5 A от гомотетрамера GAPDH ( В этом месте мой PyMOL отказался выполнять команду ray, поэтому картинки дальше в плохом качестве и с низким разрешением)
 Водородные взаимодействия между цепью О и цепями соседних ассимметрических единиц (общий вид) |
||
 Водородные взаимодействия между цепью О и цепями соседних ассимметрических единиц (1) |
 Водородные взаимодействия между цепью О и цепями соседних ассимметрических единиц (2) |
|
 Водородные взаимодействия между цепью О и цепями соседних ассимметрических единиц (3) |
 Водородные взаимодействия между цепью О и цепями соседних ассимметрических единиц (4) |
|
Так же я попробовала обозначить гидрофобные взаимодействия. Две последнии выделили пустые множества, и действительно, если посмотреть на структуру, то взаимодействий между гидрофобными остатками цепи О и цепей соседних тетрамеров не обнаруживается.
show surface select phobic_sym, resn ile+leu+phe+met+val+trp and sym* color green, phobic_sym select phobic_O, chain O and str and resn ile+leu+phe+met+val+trp color red, phobic_O select phobic_res1, byres (phobic_O within 4 of phobic_sym) select phobic_res1, byres(phobic_sym within 4 of phobic_O)
Раскраска поверхности цепи О тетрамера GAPDH и соседних тетрамеров по гидрофобности остатков: на цепи О они темно-зеленые, на соседях - темно-серые. (может не очень информативная картинка, но, вроде видно, он темные пятна каждого из цветов друг с другом не рядом)
Водородные контакты других цепей оказались симметричными, что объясняется согласованием поворотов и смещений внутри тетрамера и внутри кристалла.
Таким образом, восстановление элементарной ячейки анализ контактов между соседними тетрамерами внутри структуры кристалла помогает составить представление о структуре кристалла и симметрии в нем.