Восстановление кристалла из PDB файла

Восстановление кристалла из PDB файла

Продолжается работа с белком TenI (3QH2) из Bacillus subtilis.

В поле CRYST1 PDB файла представлены данные о кристаллографической ячейке:

CRYST1 98.047 105.418 219.260 90.00 90.00 90.00 C 2 2 21 32,

где первая тройка чисел (98.047, 105.418, 219.260) являются длинами направляющих векторов ячейки, вторая тройка чисел (90.00, 90.00, 90.00) – углы между этими векторами, C 2 2 21 - тип кристаллографической ячейки (ромбическая), последнее число (32) – число молекул в ячейке.

Для восстановления структуры кристалла была использована программа PyMol.

Команда symexp позволяет получить изображение ячейки (Рис.1)

Рис. 1.Изображение ячейки (желтый) и ее окружения (красный)

Далее были отображены взаимодействия с молекулами соседних ячеек (Рис.2).

Рис. 2.Взаимодействия между соседними молекулами: желтым изображена рассматриваемая ячейка, красным – соседняя ячейка, синим – взаимодействующие аминокислоты.

Показаны водородные связи (Рис. 3) и гидрофобные взаимодействия (Рис. 4).

Рис. 3.Водородные связи между молекулами рассматриваемой ячейкой и соседней

Рис. 4.Гидрофобные взаимодействия между молекулами рассматриваемой ячейкой и соседней: желтым изображена рассматриваемая ячейка, красным – соседняя ячейка, синим – взаимодействующие аминокислоты.

На Рис.4 отчетливо просматривается центральная симметрия для взаимодействий между аминокислотными остатками: Leu[186] цепи В взаимодействует с Phe[50] цепи D, а Leu[186] цепи D взаимодействует с Phe[50] цепи В, а между ними в центре взаимодействуют Ile[21].

Показанные взаимодействия между соседними ячейками играют важную роль в формировании периодической структуры кристалла. Однако в природе такие взаимодействия скорее всего не характерны.

Для выполнения второго задания была выбрана структура 3HDD (Рис. 5). Это гомеодоменный комплекс с ДНК из Drosophila melanogaster. Структура получена при разрешении 2,2Å. Белок состоит из двух цепей А и В.

Рис. 5.Структура комплекса 3HDD (сайт PDB): ДНК (фиолетовая), цепь А (красная), цепь В (голубая)

Глядя на Рис. 5, видно, что цепь В находится «на краю» двойной спирали ДНК. Это странное, на первый взгляд, расположение белковой цепи.

Такую странность можно объяснить тем, что на Рис. 4 представлена только часть кристалла. После восстановления соседней ячейки (Рис. 5) видно, что цепь В контактирует с ДНК и в рассматриваемой ячейке, и в соседней.

Рис. 6a.Восстановление соседних ячеек комплекса 3HDD (PyMol) для визуализации контакта цепи В (синяя) со спиралью соседней ячейки

На Рис. 6а видно, что цепь В располагается как раз на месте разделения спирали ДНК по двум соседним ячейкам. Именно поэтому при рассмотрении только одной ассиметричной единицы, цепь В оказывается «на краю» ДНК.

Кроме того со спиралью из соседней ячейки имеет еще и цепь А (Рис. 6b).

Рис. 6b.Восстановление соседних ячеек комплекса 3HDD (PyMol):добавлен контакт цепи А (красная) со спиралью соседней ячейки

Контакт цепи В с продолжающейся в соседней ассиметричной ячейке спиралью ДНК подтверждается изображенными на Рис. 7 взаимодействиями (их длина в среднем составляет 3Å).

Рис. 7.Визуализация контактов между соседними ячейками комплекса 3HDD.