Гидрофобное ядро
Данный белок содержит 16 гидрофобных ядер. 14 из них содержат менее 10 молекул, 14 из них содержат менее 20 молекул, при этом самые маленькие ядра(10) состоят из трех молекул. Для изучения было выбрано ядро номер 1, содержащее наибольшее количество молекул(1358). В целом в белке содержится 1530 молекулы, входящие в гидрофобные ядра и ядро номер 1 составляет 88,76% от всего числа атомов.
Гидрофобное ядро составляют гидрофобные боковые группы аминокислот. Гидрофобный эффект заключается в том, что неполярные части молекулы белка занимают место, препятствуя образованию водородных связей между окружающими её молекулами воды, которым приходится определённым образом ориентироваться в пространстве, чтобы не потерять возможность образовывать 4 H-связи и избежать проигрыша в энтальпии. Но этот процесс приводит к более высокой упорядоченности водной фазы, следовательно к повышению энтропии. А чем больше поверхность контакта между водой и неполярной фазой, тем выше степень энтропии. Тогда термодинамически выгодным оказывается свёртывание белка в глобулу и скрытие гидрофобных боковых цепей от контакта с водой. Что мы и наблюдаем в апплете Jmol.
Исследование плотности упаковки атомов в гидрофобном ядре
Из резльтатов работы апплета Jmol можно сделать следующие выводы:
- На расстоянии 5 ангстрем от остатка фенилаланина расположены атомы, которые уже практически полностью покрывают его поверхность.
- Характерное расстояние между соседними не связанными ковалентно атомами в белке примерно около 5 ангстрем, так как на этом расстоянии увеличивается число атомов окружающих остаток фенилаланина.
- Ван-дер-ваальсов радиус атома кислорода равен 1.4 ангстрема, азота - 1.54 ангстрема, углерода - 1.85 ангстрема и серы - 1.85 ангстрема. Считая, что размеры одной молекулы воды равны диаметру атома кислорода (2.8 ангстрема), если брать максимальное расстояние между атомами, то свободное расстояние получится 5 - 2 * 1.4 = 2.2 ангстрема, что меньше диаметра молекулы воды. Таким образом упаковка атомов в гидрофобном гнезде достаточно плотная, поэтому там не может поместиться еще 1 атом.
ДНК-белковый комплекс
Показанная выше структура, представляет собой человеческую Hsf1, выделенную из организма человека, и белка - регулятора ответа, состоящего из двух цепей: A и B. Для удобства в апплете представлена только B цепь. B-цепь данного белка расположена в большой бороздке ДНК. Данные белки играют центральную роль в "защитном ответе" клеток. Данные белки, активируемые фосфорилированием, воздействуют на клеточную реакцию посредством регуляции транскрипции. ДНК-белковые коплексы могут реализовывать репликацию (удвоение молекулы ДНК), репарацию (исправление повреждений молекулы ДНК), упаковку генетического материала (обычно непосредственно перед делением клетки) и т.д.