Восстановление кристалла из PDB файла.
Пептидогликановая гликозилтрансфераза - это фермент из семейства гликозилтрансфераз, катализирующий реакцию синтеза пептидогликана клеточной стенки бактерии Burkholderia ambifaria. Он принимает участие в процессе деления клетки, синтезируя новую клеточную стенку, а также обладает карбоксипептидазной активностью D-Ala-D-Ala серинового типа. Белок имеет 2 домена: пенициллин связывающий транспептидазный домен и пенициллин связывающий димеризационный домен.
1. Взаимодействия с белками из соседних ячеек для структуры белка пептидогликановой гликозилтрансферазы.
Ниже приведены кристаллографические характеристики из записи PDB (поле CRYST1) для моего белка 5uy7 .
Длины направляющих векторов кристалла: a = 68.800 A, b = 74.310 A, c = 137.170 A;
Углы между векторами: alpha = 90.00, betta = 90.00, gamma = 90.00;
Кристаллографическая группа: C 2 2 21; C обозначает группу с одной поворотной осью симметрии. 2 - винтовую ось с поворотом на 180°. 21 - винтовую ось симметрии (поворот на 180° и сдвиг на 1/2 трансляции).
Число молекул в ячейке = 8.
Далее для восстановления соседних образов ассиметрической единицы в PyMOL была использована команда symexp. Были визуализированы соседние образы находящиеся на расстоянии не больше чем на 100 Ангстрем от структуры 5uy7. Красным цветом покрашен сам белок и кристаллическая ячейка. Белки в одинаковой конформации покрашены одним цветом, таких групп белков 4.
Рассмотрим элементарную кристаллическую ячейку, видно что она образована 12 молекулами белка, каждая из которых одновременно лежит в двух соседних ячейках. Поэтому лучше рассматривать взаимодействие одного белка с соседними. Однако пептидогликановая гликозилтрансфераза является мономером, в связи с чем все обнаруженные связи с соседними белками можно считать артефактами кристаллизации, не встречающимися в природе.
Затем с помощью PyMOL были визуализированны водородные связи между двумя соседними молекулами белка в кристалле (без учета молекул воды). Для этого в молекуле исходного белка и соседних молекулах были определены множества полярных аминокислот, и затем те которые находились на расстоянии не больше 3,5 Ангстрем от полярных аминокислот соседней молекулы были изображены. В красный цвет покрашена исходная структура. Всего было обнаружено 5 зон контакта.
В первом, втором и пятом случае мы видим по 6 водородных связей между молекулами, а в двух других еще меньше. Так как связей довольно мало, скорее всего они являются артефактами кристаллизации и не отражают природных взаимодействий. Для того чтобы определить есть ли гидрофобные взаимодействия в нашем белке была построена поверхность белка. Розовым покрашены гидрофобные участки. Видно, что в белке нет большой гидрофобной поверхности, кроме того полярные молекулы в основном расположены снаружи, поэтому гидрофобные взаимодействия вряд ли могли способствовать ди- или олигомеризации. А также поверхность белка(красный) сильно экранирована молекулами воды(синие), в том числе и в гидрофобных участках.
2. Объяснение странного расположения белковых цепей в структуре ДНК-белкового комплекса 3hdd.
Я выбрала структуру 3hdd для объяснения странности расположиения белковых цепей в структуре ДНК-белкового комплекса. Эта структура представляет собой комплекс ДНК и двух белков. Одна из белковых цепей лежит "на краю" ДНК. Для того чтобы разобраться в этой странности была восстановлена соседняя ячейка.
После восстановления соседней ячейки, видно что цепь В, которая лежит "на краю", на самом деле взаимодействует с ДНК не только из своей, но и из соседней ячейки. Кроме того видно, что на конце двухцепочечной цепи ДНК есть неспаренное основание, которое спаривается с основанием цепи ДНК из соседней ячейки. В итоге, в этой структуре имеют место быть взаимодействия между ячейками, не только между белком и ДНК, но и между двумя двухцепочечными ДНК.
3. Приведите два примера PDB файлов, асимметрическая единицы которых не совпадает с биологической единицей.
Примером несовпадения ассиметрической единицы и биологической единицы может служить структура 5xwm. Это цинк связывающая форма человеческого ERp44. Биологическая единица (слева) представляет собой мономер, а ассиметрическая единица (справа) - гомодимер.
Следует пояснить чем различаются эти понятия. Ассиметрическая единица - минимальная часть кристалла, из которой можно восстановить весь кристалл при помощи только кристаллографических симметрий (поворота и сдвига). Биологическая единица - форма белка, в которой он функционирует в природе.
Вторым примером может служить структура 5w5p. Это белок фага Acinetobacter baumannii AM24. Биологическая единица (слева) представляет собой гомотример, а ассиметрическая единица (справа) - мономер.
Ссылки:
© Кузнецова Ксения, 2015