Постараемся дать комментарий насчет вероятности трех найденных в некотором белке (UNOIPROT ID M3WU80) редких мутаций негативно влиять на его функционирование.
Дадим вердикт для каждой такой мутации быть фатальной для белка, подкрепив размышления вспомогательными иллюстрациями.
1 задание.
Белок, найденный в выдаче BLASTP для интересующего белка, имеет pdbid 5fr2 и представляет собой комплекс белков Rho, который связывает гуанозинди/трифосфат,
и ингибитора alpha диссоциации этого связывания (RhoGDIa). В результате пострансляционной модификации (ацетилирования лизинов RhoGDIa) этот комплекс приводит
к изменению клеточного нитевидного актина, таким образом регулируя состояние цитоскелета. У него в нативном состоянии на 120ой и 122ой позициях располагаются соответственно
лизин и аспартат. Они оба находятся в сайте связывания лиганда - гуанозиндифосфата(GDP). Лизин образует водородную связь с кислородом, расположенным в цикле рибозы (рис1).
Аспартат образует водородные связи с первым и вторым азотами гуанина, то есть эти два остатка напрямую отвественны за связывание субстрата и поэтому важны для правильного
функционирования всего комплекса.
Рис.1 Визуализация остатков K120 и D122, расположенных недалеко от лиганда (GDP).
Третий остаток F108 не участвует в связывании лигандов и расположен далеко от его сайта. Он сидит на альфа-спирали и не образует водородных связей с окружением, единственное
это стекинг с соседним гистидином. Если произойдет мутация в этом месте, которая не приведет к клэшу с окружением, то скорее всего белок будет нормально функционировать.
Рис.2 Визуализация остатка F108 и его окружения.
Мутация D122N лишила водородных связей на первом и втором азотах гуанина лиганда GDP (рис.3), подпортив его связывание с белком Rho и следовательно ухудшив
передачу сигналов через этот белок. Эта замена вряд ли может повлиять на фолдинг самого белка, поскольку в окружении аспартата и заменившего его аспарагина кроме лиганда
нет других остатков, иначе говоря новых зон отталкивания не появилось, на это указывает также показатель STRAIN, равный 14.17.
Рис.3 Визуализация остатка N122, заменившего собою D122. Сравнив с рис.1, вы увидите, что мутация изменила качество связывания лиганда: теперь отсутствуют водородные
связи на азотах N1 и N2 гуанина.
Рис.4 Визуализация остатка R120, заменившего собою K120. Проделав сравнения с рис.1, видим, что оборвалась водородная связь, удерживающая на месте кислород рибозного
кольца. Более того, появилось отталкивание (оно единственное и выделено темно-красным пунктиром) от окружающего лейцина. Будем считать его некритичным и способным нивелироваться релаксацией аргинина, значение показателя STRAIN (которое находится в норме и есть 18.55)
позволяет так думать.
Рис.5 Визуализация взаимодействий фосфатной части GDP с окружением. Несмотря на мутации в остатках белка, взаимодействующих с гуаниновой частью, дифосфат все равно остается стабилизирован
водородными связями (желтый пунктир) с азотами 4 остатков (с 17го по 20ый) и солеными мостиками с Mg2+ (лиловый пунктир). Стабилизированные дифосфат и гуанин снижают критичность замены по 120 позиции белка.
Не берусь говорить, что мутация будет нейтральна, по крайней мере ее последствия не такие очевидные как в предыдущем случае с заменой аспартата на его амид.
Рис.6 Общий вид лиганда GDP в кармане связывания белка Rho. Был выбран ракурс лиганда, позволяющий увидеть, что его рибозная часть осталась не закрепленной в отличие от дифосфата
и гуанина.
Рис.7 Замена фенилаланина на тирозин F108Y (желтый остаток) и ее влияние на окружение. Мутированный остаток
содержит, как и замененный им предшественник, бензольное кольцо. Поэтому старые связи не нарушились (бирюзовые стэкинговые взаимодействия с H107),
а новые (желтые водородные связи), за счет гидроксильной группы тирозина, смогли образоваться сразу с тремя остатками - выделены голубым.
На основе этих наблюдений думается, что белку пошла бы на пользу такая мутация.
Подытожив собственные наблюдения, заметим, что из трех рассмотренных мутаций самая безвредная будет замена фенилаланина на тирозин. Две другие, может не равнозначны, но обе снижают функциональную способность белка.
