Задание 1. ЭП: хорошая и плохая расшифровки.
Для работы были взяты структуры Beta-лактамаз из PDB с идентификаторами 6MZ2 и 6V5E. Общий вид структур показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Общий вид двух структур: жёлтый - 6MZ2, розовый - 6V5E.
На первый взгляд структуры выглядят очень разными, так как 6MZ2 представлена в виде гомодимера и содержит связанные ионы калия, фосфат-ионы и лиганд (антибиотик). Однако если выравнять структуры друг с другом, видно, что они почти совпадают (рисунок 2). Тем не менее, если посмотреть на выравнивание внимательнее, видно, что положение некоторых аминокислотных остатков достаточно сильно различается. Кроме того, в структуре 6MZ2 есть атомы водорода, а в 6V5E - нет. Это говорит о том, что качество первой структуры выше.
A
B
Рисунок 2. Выравнивание двух структур: жёлтый - 6MZ2 (цепь А), розовый - 6V5E. A - общий вид, В - фрагмент, на котором видны отдельные аминокислотные остатки.
На рисунке 3 показана электронная плотность (level=1) для двух структур. Видно, что для первой структуры видна электронная плотность отдельных атомов, в то время как для второй она сливается в общую поверхность. Это подтверждает то, что у структуры 6MZ2 разрешение лучше.
A
B
Рисунок 3. Электронная плотность (level=1) N-концевого участка белка для структуры: А - 6MZ2 (carve=1), В - 6V5E (carve=2).
Действительно, структура 6MZ2 имеет разрешение 0.83 A, а структура 6V5E - 2.3 А.
Задание 2. ЭП и положение в структуре.
Для работы была взята структура PDB c идентификатором 3DP4. Были получены изображения электронной плотности с уровнями подрезки 1, 2 и 3 (рисунок 4). Видно, что с увеличением уровня подрезки первыми исчезают участки, находящиеся по периферии белка. Это связано с тем, что они более подвижные. Из-за этого в разных ячейках кристалла их положение различается.
Рисунок 4. Электронная плотность с уровнями 1-3(слева-направо).
Для работы была взята структура PDB с идентификатором 6Y1P и остаток глутамата номер 29. Он имеет два альтернативных положения: А с населённостью 0.61 и В с населённостью 0.39. Как видно на рисунке 5, более распространённое пложение (на рисунке оно окрашено в синий цвет), стабилизируется благодаря электростатическому взаимодействию с лизином 32.
Рисунок 5. Альтернативные положения глутамата 29 в структуре 6Y1P. Синим показано положение А (населённость 0.61), а розовым - положение В (населённость 0.39). Видно, что более распространённое положение А стабилизируется за счёт электростатических взаимодействий с лизином 32.
На рисунке 6 показана структура 6Y1P, раскрашенная по градиенту В-фактора. Красные участки соответствуют высоким значениям, а синие - низким. В-фактор отражает подвижность атомов. Видно, что красные участки распологаются по периферии белка, где расположение остатков менее стабильное.
Рисунок 6. Структура 6Y1P, раскрашенная по градиенту В-фактора. Слева - остов белка, справа - весь белок, включая боковые цепи. Чем более красный участок, тем выше В-фактор.
На рисунке 7 показан фрагмен белка с высоким значением В-фактора и его электронна плотность на уровнях 1 (слева) и 2 (справа). Видно, что при увеличении уровня первой исчезает электронная плотность на красных участках. Это связано с тем, что на подвижных участках с высоким В-фактором электронная плотность сильнее варьирует между ячейками кристалла.
Рисунок 7. Электронная плотность фрагмента белка с высоким значением В-фактора. Слева - уровень 1, справа - уровень 2. Значение carve в обоих случаях 1. Видно, что при увеличении уровня первой исчезает электронная плотность на участках с высоким значеним В-фактора.