Постараемся определить в этом практикуме, вероятен ли эффект индуцированного соответсвия между положениями лиганда и белка, который происходит в момент их сближения и последующего связывания друг с другом.
1 задание.
Узнаем на нескольких примерах, как меняются положения аминокислотных остатков, выстилающих карман связывания лиганда, после того как он проник в этот карман.
В связанной форме петля, содержащая остатки 93-109, приблизилась к лиганду- лактозе, образовав новую водородную связь между
ASP101 и кислородом при 2ом углероде глюкозного остатка.
Рис.1 Разница в положении остатков, выстилающих карман. Свободная от лиганда форма показана зеленым цветом, связанная - голубым.
Здесь наглядно представлено как петля в исходном состоянии опускается в ответ на посадку лиганда в карман, чтобы его там стабилизировать и удержать на месте.
Рис.2 Участок петли, выстилающий карман связывания. Показана пунктиром водородная связь между лигандом и остатком петли, которая как было показано на предыдущей картинке опустилась к лактозе поближе.
Удачно изменилось положение остатка K295. Разворотом он избавился от clasha, который возникал между терминальным азотом и кислородом при 6ом углероде галактозного цикла и образовал выгодную
водородную связь с кислородом, находящимся в цикле.
Рис.3 Изменение в положении остатка K295 при связывании с субстратом. Красным пунктиром показано нежелательное взаимодействие, желтым-допустимое.
При смещении остова остатка ALA382 появилась еще одна связь, которая стабилизирует положение лактозы в кармане. А именно водородная связь между кислородом остова ALA382 и кислородом при 2 углероде галактозного
цикла.
Рис.4 Изменение в положении остатка Ala382 при связывании с субстратом. Пунктиром показана водородная связь между лактозой и Ala382 связанной формы белка (голубой).
Вот мы и увидели на трех примерах, как выстилающие карман связывания остатки участвуют в связывании лиганда. Интересно узнать, каково начальное положение лиганда в кармане и как организовано
его окружение на ранней стадии связывания. Для этого подготавливались необходимые файлы, с которыми работают инструменты, генерирующие гипотезы о расположении лиганда.
2 задание.
Мы на данном этапе приготовили нужные файлы с помощью сторонних программ, которые навешивали водороды на молекулу лиганда и белковую молекулу в свободном состоянии. Не забыли
удостовериться, что водороды были добавлены правильно, и приступили к основной части практикума.
Рис.5 Лактоза слева без водородов, справа - после добавления водородов программой SPORES_64bit. Каждый из атомов углеродов в своей sp3 гибридизации напоминает тетраэдр, особенно это видно на правой молекуле,
где добавлены водороды, значит на первый взгляд добавление водородов нельзя назвать неразумным.
3 задание.
Из множества гипотез, выданных инструментом Webina, была выбрана наиболее приближенная к реальности и подробно изучена в PoseView. Сравнив лучшую позу с лигандом из исходного файла,
решили, что эффекта Induced fit не было. Галактозные части обеих молекул легли в карман сходным образом и находилась во взаимодействии с одними и теми же остатками кармана, то есть последние не меняли свою конформацию,
что они делают при Induced fit. Глюкозные части лигандов лежат по-разному в кармане с тенденцией упрочнения своего положения в белке при смене начальных стадий взоимодействия последующими.
Можно подумать, что глюкозная часть сама подстроилась со временем к остаткам T342, K295 и E186 для образования связей, а не эти остатки поменяли свою конформацию для нужных контактов.
Рис.6 Лучшая поза лактозы, найденная сервером Webina (фиолетовый), наиболее похожая по положению на ту, что была в bound.pdb(голубой). 100% сходства не наблюдаем, значит происходят изменения
в положении лиганда во время его связывания в кармане, так что начальная поза (фиолетовая) не совмещается полностью с конечной (голубой).
Рис.7 Визуализация взаимодействий, полученная инструментов PoseView. Показаны галактозные части лиганда, взятого из файла bound (розовый), и лиганда - лучшей позы, найденной сервером Webina
(зеленый). Пунктиром соответсвующего цвета показаны водородные связи между лигандом и белком.
Рис.8 Визуализация взаимодействий, полученная инструментов PoseView. Показаны глюкозные части лиганда, взятого из файла bound (розовый), и лиганда - лучшей позы, найденной сервером Webina
(зеленый). Пунктиром соответсвующего цвета показаны водородные связи между лигандом и белком.
