Страница седьмого семестра

1OCA и 1W8L

Для анализа я выбрала структуры циклофилина А. Структура 1W8L, выполненная РСА, обладает хорошим разрешением - 1.8. Для структуры 1OCA, рарешенной из ЯМР эксперимента, есть 20 моделей (рис. 1). Длина белка - 165 а.о., представлен единственной цепью А.


Рис. 1. Структура 1OCA, полученная с помощью ЯМР	Рис. 2. Структура 1W8L, полученная с помощью РСА

Все модели в структуре, полученная методом ЯМР, сильно схожи между собой. Лабильны только концы молекул. Структуры так же отлично накладываются друг на друга (рис. 3)

Рис. 3. Наложение 1OCA (желтый цвет) и 1W8L (синий цвет)

Анализ водородных связей

C помощью команд

select R, name NH* within 3.5 of (resn GLU and name OE*)
select E, (resn GLU and name OE*) within 3.5 of name NH*
distance bond, R, E, 3.5

были найдены водородные связи между боковыми радикалами Arg37, Glu34, Glu165 и Glu43 (рис. 4)

Рис. 4. Водородные связи на поверхности белка в структуре 1OCA: Arg37, Glu34, Glu165 и Glu43

Таблица 1. Водородные связи между Arg37, Glu34, Glu165 и Glu43

Донор-акцептор	Остаток акцептора - 165	Остаток акцептора - 34	Остаток акцептора - 43
NH1::OE1	3/20	1/20	2/20
NH1::OE2	6/20	6/20	2/20
NH2::OE1	2/20	2/20	1/20
NH2::OE2	3/20	6/20	3/20

Тем не менее, из всех возможных водородных связей между 4 остатками (таблица 1), присутствовавших в модели 1OCA, в модели 1W8L присутствовало только две: между Arg37 и Glu34, Glu43(рис. 5)

Рис. 5. Водородные связи на поверхности белка в структуре 1W8L: NH2-Arg37::OE2-Glu34 и NH2-Arg37::OE2-Glu43

Результаты см. в таблице 2.
Так же была рассмотрена водородная связь, участвующая в образовании альфа-спирали: между NH-группой Asn35 и O-атомом Lys31 (рис. 6).

Рис. 6. Остовная водородная связь в альфа-спирали: NH-Asn35::O-Lys31

Эта связь также присутствует и в структуре, выполненной из РСА эксперимента - рис. 7.

Рис. 6. Остовная водородная связь в альфа-спирали: NH-Asn35::O-Lys31

В качестве водородной связи внутри глобулы белка была выбрана водородная связь между двуми beta-тяжами, сформированная взаимодействием NH-группы Ser99 и O-атома Phe113.

Рис. 7. Водородная связь в глобуле белка: NH-Ser99::O-Phe113

Рис. 8. Водородная связь в глобуле белка: NH-Ser99::O-Phe113

Таблица 2. Результаты наблюдений водородных связей

Где расположена водородная связь	Донор и акцептор электронов	Расстояние в РСА, Å	Число моделей ЯМР, в которых есть связь	Минимальное расстояние в ЯМР, Å	Максимальное расстояние в ЯМР, Å	Медианное расстояние в ЯМР, Å
На поверхности глобулы	NH2-Arg37 и OE2-Glu34	2.8	6/20	2.8	3.3	2.8
Остовная водородная связь в альфа-спирали	NH-Asn35 и O-Lys31	3.2	17/20	2.8	3.2	3.0
Водородная связь в глобуле белка между двумя бета-тяжами	NH-Ser99 и O-Phe113	3.0	20/20	2.9	3.4	3.0

Приведенные результаты свидельствуют о том, что водородные связи, приводящие к образования элементов вторичной структуры - альфа-спиралей и бета-листов - очень стабильны, и в растворе, и в кристалле. Особенно стабильны водродные связи, расположенные внутри глобулы белка - там они более защищенные. Водородные связи, расположенные на поверхности белка и в альфа-спиралях, более лабильны и могут исчезать или реорганизовываться.
Действительно, результаты, полученные Sikic et al. в статье, посвященной поиску систематических отличий между результатами расшифровки с помощью ЯМР и РСА, подтверждают, что бета-листы в целом стабильнее в растворе, чем альа-спирали (сравн.: 20 моделей из 20 имели H-связь между Ser99 и Phe113 против 17/20 для альфа-спиралей).

Сравнение структур, полученных с помошью ЯМР и РСА

1OCA и 1W8L

Анализ водородных связей