Восстановление кристалла из PDB файла

В поле CRYST1 PDB-файла содержатся кристаллографические характеристики. Для структуры полинуклеотидкиназы Pnkp 4GP7 это поле выглядит следующим образом:

CRYST1   45.306   66.781  119.546  90.00  90.00  90.00 P 21 21 21    8

Первые три числа соответствуют длинам направляющих векторов кристалла (a=45.306, b=66.781, c=119.546), следующие три - углам между этими векторами (90.00, 90.00, 90.00), затем идет обозначение кристаллографической группы (P 21 21 21), последнее число - количество молеклул в ячейке кристалла (рис. 1).

Рис. 1. 8 молекул полинуклеотидкиназы, содержащиеся в одной кристаллографической ячейке.

Для восстановления соседних образов ассиметрической единицы была использована команда symexp в PyMol. Часть востановленного кристалла белка изображена на рисунке 2.

Рис. 2. Изображение части восстановленного кристалла белка 4GP7. Исходная молекула показана красным цветом.

Оказалось, что есть 4 зоны контакта молекулы белка с соедними: 2 симметричные и продолжительные и 2 небольшие зоны (рис. 3). Вряд ли они играют какую-либо биологическую роль, известно, что полинуклуотидкиназа выполняет свою функцию в виде димера, который и представлет собой асимметрическую единицу в 4GP7.

Рис. 3. Зоны контактов белка с соседними молекулами. Исходная молекула показана красным цветом.

В структуре ДНК-связывающего белка 3HDD, при первом рассмотрении кажется, неправильно расположена 1 цепь белка: он как бы свисает с цепи ДНК, хотя должен располагаться в большой бороздке (рис. 4А). Однако при восстановлении соседних молекул эта ошибка пропадает: молекула ДНК продолжается дальше, а свисавший ранее белок попадает в борозду ДНК на стыке двух образов ассиметрических ячеек (рис. 4В).

Рис. 4. Структура 3HDD. Объяснения в тексте.

Асимметрическая единица - это минимальная часть кристалла, по которой с помощью симметрий восстанавливается кристалл целиком. В то время как биологическая единица соответствует структуре, которой обладает функционирующий белок в природе. Асимметрическая и биологическая единицы могут не совпадать. Например, как в случае с ионным каналом 5U1Y асимметрическая единица представляет собой мономер белка (рис. 5А), а биологическая - тример (рис. 5В). А в случае белка 5I0D биологическая единица является - мономером (рис. 6А), асимметрическая - димером (рис. 6В).

Рис. 5. Асимметрическая (А) и биологическая (В) единицы белка 5U1Y.

Рис. 6. Биологическая(А) и асимметрическая (В) единицы белка 5I0D.