Исследование белок-нуклеиновых контактов


По идентификатору записи PDB - 1RUN - я нашла файлы с асимметрической и биологической единицами соответвствующего комплекса. Эти файлы практически идентичны (отличаются количеством молекул воды).
Результат поиска полярных и гидрофобных контактов:
  Полярные Гидрофобные Всего
Контакты белка с ...      
... остатками 2'-дезоксирибозы 4 2 6
... остатками фосфорной кислоты 31 0 31
... остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 14 0 14
... остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 0 0 0

В таблице приведены количества атомов белка, образующих те или иные контакты. Эти числа были получены в RasMol с помощью команды select within() и следующих множеств атомов, заданных в скрипт-файле: 
script dna.def
define dr_polar (*.o3* or *.o5*) and dna
define p_polar  (*.o1p or *.o2p) and dna
define mjg_polar (oxygen,nitrogen) and mjg
define mig_polar (oxygen,nitrogen) and mig
define dr_unpolar  (*.c1* or *.c2* or *.c3* or *.c4* or *.c5*) and dna
define mig_unpolar carbon and mig
define mjg_unpolar carbon and mjg

У этого комплекса подавляющее большинство контактов - полярные (49 из 51), причем больше половины из них с кислородами остатка фосфорной кислоты. Совсем нет контактов с атомами малой бороздки.
Поиск специфических контактов, обеспечивающих узнавание сайта в молекуле ДНК
Специфичность контакта подразумевает, что только определенная последовательность нуклеотидов может связаться с этим белком. Я думаю, что это может случиться только в том случае, если имеется связь с самим основанием, а не остатком фосфорной кислоты или дезоксирибозы. Поэтому возможные специфичные контакты я искала в области 3.5 ангстрем от атомов оснований (т.к. есть только полярные контакты). Затем я выбрала те аминокислоты, у которых было по 2 полярных атома в этой области, а из них те, у которых оба эти атома образовывали водородную связь. Таких аминокислот нашлось три : arg169, arg185, glu181. Из них я выбрала arg185, т.к. у него обе связи с основаниями, причем одна из них - с O6 тимина (этого атома нет у цитозина).

Описание функций исследованного белка
Этот белок является регуляторным, т.е. он связывается с ДНК и подавляет экспрессию определенных генов, в том числе и своего собственного. Связывание происходит при помощи цАМФ, и поэтому белок имеет 2 доиена - для связывания с цАМФ и для связывания ДНК. ДНК-связывающий домен относится к большому клану HTH-доменов (helix-turn-helix) и семейству crp. Особенностью семейства является расположение HTH-мотива близко к С-концу.
Выбранный мной остаток является довольно консервативным для этого домена, что видно из выравнивания Pfam. В статье (Cossart,P., Gicquel-Sanzey,B., Cloning and sequence of the crp gene of Escherichia coli K 12. (1982) Nucleic Acids Res. 10:1363-1378), посвященных этому белку, говорится, что последовательность thr182-val183-gly184-arg185 является высококонсервативной для подобных регуляторных белков. Также в пользу выбора этого остатка говорит и то, что связывание ДНК с белком происходит с участием 5 и 7 гуанинов(Isotope-edited UV Raman spectroscopy of protein-DNA interactions: binding modes of cyclic AMP receptor protein to a natural DNA recognition site Akira Toyama, Akiko Matsubuchi, Naoko Fujimoto, Hideo Takeuchi Journal of Raman Spectroscopy 36(4):300 (2005)), а arg185, по моему предположению, связывается с 7 гуанином.
Построение схемы контактов белка с ДНК
Программа nucplot создала следующую схему:

На схеме показаны только полярные контакты и только с остатками фосфорной кислоты ( nonbended контакт я не рассматриваю, потому что его заведомо нет в таблице). Моя таблица тоже указывает на преобладание таких связей, т.е. некоторая согласованность данных есть. Но в таблице гораздо больше связей, вероятно, из-за того, что строгость в определении контактов у меня была очень небольшая ( в отличие от программы). С другой стороны, мне кажется, что программа nucplot наоборот предъявила слишком жесткие требования, и поэтому нашла не все контакты (у меня контактов с атомами оснований было лишь в 2 раза меньше, чем с остатками фосфорной кислоты, а здесь их нет вообще).
На страницу 3-го семестра
© Моросанова Мария