Учебный сайт Фоменко Елены

1. Восстановление кристалла

Ниже представлено изображение структуры ДНК-белкового коплекса 3HDD.pdb.

Рис. 1 Структура 3HDD. Цепь ДНК окрашена оранжевым, цепь А - синим, цепь B - красным.

На краю двойной спирали ДНК находится цепь B. С помощью команды
symex sym, 3hdd, chain b, 5
получила изображения cтруктур в соседних с этой цепью ячейках.

Рис.2 Структуры соседних ячеек. ДНК из исходной структуры окрашена зеленым, ее цепь B - желтым.

Далее с помощью команды
symex sym, 3hdd, chain b, 15
получила следующее изображение, дающее более общее представление о структуре кристалла:

Рис.3 Структура кристалла.

Теперь предстоит описать водородные связи этой цепи с ДНК из соседней ячейки. Сначала были определены два множества полярных атомов (азот и кислород), из цепи B исходной структуры и из ДНК соседней ячейки (set1 и set2). Положим, что водородная связь возможна при максимальном расстоянии между атомами 3,5 ангстрем. Затем командами:
select hbonds, byres (set1 and (set2 around 3.5))
select hbonds1, byres (set2 and (set1 around 3.5))
определены множества остатков hbonds и hbonds1, между атомами которых возможны водородные связи. Сперва визуально определив потенциальных участников водородных связей, с помощью dist точно определили атомы, участвующие в водородных связях. На рисунке 4 ниже представлена водородная связь между азотом бокового радикала лизина белка и боковым кислородом при фосфоре цепи ДНК.

Рис.4 Водородная связь между лизином исходной структуры и ДНК соседней структуры.

На следующем рисунке представлены 3 возможные водородные связи: 1) между гидроксильной группой треонина и 3'-кислородом ДНК, 2) между азотом бокового радикала аргинина и азотом аденина ДНК, 3) между азотом того же аргинина и кислородом тимина ДНК.

Рис.5 Водородные связи между остатками белка исходной структуры и ДНК соседней структуры.

Таким образом, обнаружены связи, поддерживающие структуру кристалла. Если учесть дополнительный вклад молекул воды, можно заключить, что взаимодействие между соседними струкурами достаточно сильное.

2. Изучение контактов молекул из 1VHE.pdb, поддерживающих структуру кристалла.

Командами symex sym, 1vhe, chain b, 5 и аналогичной командой для другой цепи, получила информацию о положении соседних структур. Форма белка довольно сложная. На первый взгляд, соседние струкуры расположены совершенно хаотично (Рис.6).

Рис.6 Изображение структур соседних ячеек. Исходная структура окрашена красным. Поверхности контактов окрашены синим.

Перед изучением связей между структурами удалили воду (мешает при визуализации):
remove resn hoh
Далее определим множества тех атомов каждой структуры, которые потенциально способны образовывать водородную связь:
select 1, symbol o+n and sym16000000
и т.д. для каждой структуры (всего 7).
Теперь для каждой из 6 пар "1vhe-соседняя структура" определим множества остатков, атомы которых моли бы образовать водородную связь:
select bonds1, byres (1 and (2 around 3.5)) or byres (2 and (1 around 3.5))
и т.д. для каждой пары.
Далее используем функцию dist с параметрами cutoff=3.5 (максимальное расстояние) и mode=2 (показать расстояния только для полярных контактов):
dist h1, bonds1 and 1VHE, bonds1 and sym16000000, 3.5, mode=2
и т.д. для остальных 5 множеств. Общий результат представлен на Рис. 7.

Рис.7 Предполагаемые водородные связи (показаны синим цветом) между исходной и соседними струкурами.

Можно отметить, что наша структура довольно прочно скреплена со структурами соседних ячеек, что важно для образовании кристалла. Число водородных связей с каждой из соседних структур различается, в зависимости от площади соприкосновения структур.