Сравнение структур белка, расшифрованных с помощью ЯМР и PCA
1. Выбор структуры белка.
Была выбрана человеческая изомераза Cyclophilin A, для которой есть и ЯМР и РСА структура. РСА структура 4N1M имеет разрешение 1,15 Ангстрем, ЯМР структура 1OCA представлена 20 конфонмерами. На рисунках ниже представлены эти структуры, слева ЯМР, справа РСА.
Укладки структур довольно схожи, вплоть до расположения петель. Для ЯМР структуры показаны все 20 конформеров. Также структуры ЯМР и РСА были совмещены в PyMOL. Точного совпадения по боковым цепям нет, но в целом структуры похожи. Однако видно, что у РСА структуры есть конец, не расшифрованный методом ЯМР. Вероятно боковые структуры более подвижны из-за чего и возникает несовпадение. Внутри глобулы совпадение довольно точное, из чего можно сказать, что имеющиеся alpha спирали и betta тяжи стабильны в растворе и имеются не только в кристалле.
2. Выбор и анализ водородных связей в структурах.
Будем считать, что между донором и акцептором водорода есть водородная связь если растояниемежду ними меньше 3,5 Ангстрем. Были выбраны 3 водородные связи:
1)остовная в ядре белка, в альфа-спирали;
2)водородная связь боковых цепей в ядре белка;
3)водородная связь в петлях, выходящих на поверхность глобулы.
Водородная связь в остове белка в альфа спирали показана на первой картинке ниже между остатками Asn 35 и Lys 31. Водородную связь боковых цепей внутри белка оказалось сложнее найти, было найдено две связи на краях бета тяжей между остатками Asp 9 и Arg 19. Водородных связей в петлях также было не много, была найдена связь между остатками Asn 108 и Asp 85.
Ниже представлена таблица сравнения водородных связей в структурах РСА и ЯМР. A - Ангстрем.
| Остатки | Расположение | Расстояние между донором и акцептором РСА | Число моделей с данной связью ЯМР | Min расстояние ЯМР | Max расстояние ЯМР | Медиана расстояний |
| Asn 35-Lys 31 (NH-O) | alpha спираль внутри глобулы | 2.4 А | 4 (20%) | 1.9 A | 2.4 A | 2.15 |
| Asp 9-Arg 19 (OD2-HH12) (OD1-HE) | соседние beta тяжи на поверхности глобулы | 2.5 A 1.9 A | 2 (10%) 1 (5%) | 2.3 A 1.9 A | 2.5 A 1.9 A | 2.4 A 1.9 A |
| Asn 108-Asp 85 (ND2-OD1) | соседние петли внутри глобулы | 2.9 A | 1 (5%) | 2.9 A | 2.9 A | 2.9 A |
Ниже представлены изображения трех выбранных водородных связей для ЯМР структуры.
Ни одна из выбранных связей не присутствует во всех 20 моделях ЯМР. Причем две из них присутствуют в только в одной ЯМР модели. При этом максимальное расстояние для всех водородных связей ЯМР моделей совпадает с расстоянием в РСА структуре. Возможно, то что связи найденные в РСА не находятся в ЯМР структурах связано с особенностями эксперимента. В РСА эксперименте белок находится в кристаллизованном состоянии и атомы более жестко зафиксированы, а в ЯМР эксперименте атомы находятся в растворе, вследствии чего обладают большей подвижностью. Связи в остове встречаются в большем количестве ЯМР моделей, возможно это объясняется тем что в остове связи имеют большую значимость и имеют меньшую подвижность.
Ссылки:
© Кузнецова Ксения, 2015