Сравнение структуры проэнзима металлопептидазы 4JIU (Metallopeptidase Zymogene) археи Pyrococcus Abyssi со структурой белка 3C37

       В этом практикуме нашей главной задачей было сравнение структур различных белков. Осуществить это можно с помощью сервиса PDBeFold для поиска и совмещения полипептидных цепей. Первым белком для сравнения будет уже известная Zn-зависимая пептидаза бактерии Geobacter sulfurredens PCA, имеющая идентификатор PDB - 3C37. Цепочку для сравнения выбрала - А, В ей аналогична. Введя необходимые параметры для поиска соответствующих молекул (мне пришлось изменить нижную границу совпадения на 50%, так как при 70% ни один белок не проходил по параметру RMSD), я получила 11 совпадающих структур, из которых 2 - это 2 цепи моего белка. Значит, в итоге похожих структур - 9. Всего сервис просканировал 247218 полипептидных цепи, чтобы найти мне подходящую.

       Из этих 9 молекул мой выбор пал на молекулу проэнзима металлопептидазы археи Pyrococcus Abyssi (идентификатор проэнзима PDB - 4JIU, цепь для сравнения - А). Я выбрала именно эту молекулу, потому что её RMSD (2.416) входил в заданный интервал (от 0,5 до 2,5), остальные совпадающие структуры в этот интервал не укладывались. Другие параметры сильно отличаются от рекомендованных: N_algn = 88, %seq = 14,8% и N_g = 5.

       Оба белка являются гидролазами, но семейство проэнзима не определено, так что на близость родства их сравнить проблематично. По внешнему виду проэнзим очень похож на половину молекулы пептидазы, так что можно предположить, что их функции будут схожи. Сами же организмы, кому принадлежат данные пептиды, относятся к разным доменам: археи и бактерии. Но при этом они оба анаэробны, грам-отрицательны и могут перерабатывать руды металлов. Так что это усиливает подозрение, что этот проэнзим - аналог пептидазы G.sulfurredens.

       Для работы с совмещением я решила выбрать участки на обоих белках с 1 аминокислоты по 100-ую. При совмещении обычно ищется геометрическое ядро - это группа хорошо совмещаемых Cα-атомов. Для их определяния был использован следующий скрипт:

background lightblue
restrict protein
cpk off
wireframe off
cartoons off
select 1-100:A
backbone 50
color blue
select 1-100:B
backbone 50
color white
define pr1 1-100:A.CA
define pr2 1-100:B.CA
select within(1.75,pr1) and pr2
cpk 100
color lime
select within(1.75,pr2) and pr1
cpk 100
color coral
reset;center {-0.07999992 2.6964998 3.1049995}; rotate z -84.77; rotate y 158.15; rotate z -46.04;

       В итоге в геометрическое ядро входит 54 атома. Также из рисунков 1 и 2 можно заметить, что цепи "неточно" совпадают - их цепи имеют похожие изгибы, и Сα-атомы имеют почти одинаковые пространственные координаты. К сожалению, настолько хорошо совпадающий участок при совмещении получился только один, в основном цепь проэнзима просто повторяет изгибы цепи пептидазы, слегка отклоняясь в координатах.

Рисунок 1. Изображение полного совмещения проэнзима и пептидазы. Белым изображен проэнзим 4JIU, синим - пептидаза 3C37

Рисунок 2. Совмещение проэнзима и пептидазы на позициях 1 - 100. Белым изображен проэнзим 4JIU, синим - пептидаза 3C37 (участки расхождения). Шариками выделены Cα-атомы геометрического ядра, коралловым цветом выделен участок геометрического ядра пептидазы, лаймовым - проэнзима

       Помимо совмещения белков, в этом практикуме предлагалось изучить Advanced Search в PDB. С помощью этого поиска пожно отыскивать белки, имеющие какие-то определённые параметры. В задании требовалось привести таблицу, в которой будут пептиды, по каким-то параметрам совпадающие с моим. Я выбрала следующие параметры:

• Метод определения структуры: дифракция рентгеновских лучей;
• Вид молекулы: белок;
• Число цепей в Biological Assembly: 2;
• Наличие лигандов: да;
• Класс белков: гидролазы;
• Наличие у следующих организмов: Cellular -> Proteobacteria-> Epsilon/delta disivions;

       Результаты этого поиска представлены в следующей таблице.