Задание 1. Вводное

1) PDB ID структуры белка кристаллина, полученного методом РСА 6FD8; разрешение данной структуры 2.1 Å.
2) PDB ID структуры белка кристаллина, полученного методом ЯМР 2M3T; всего было обработано 200 моделей, а загружено в PDB 21 модель.
3) На рис.1. приведено изображение выровненных структур белка кристаллина, полученных методом ЯМР и РСА. На уровне макроструктуры, не считая отсутствия молекул растворителя в структуре, полученной методом РСА, струкруры максимально похожи, лишь иногда немного смещаются свободные бета-листы, но, скорее всего, это происходит из-за альтернатив конформаций в моделях, полученных методом ЯМР (так как анализируется несколько структур, полученных в эксперименте и они могут неколько отличаться между собой). Отличия на микроуровне данных структур исключительно в различных альтернативных положениях аминокислот (аминокислотный состав этих структур идентичен, в структуре, полученной методом ЯМР есть лишь 4 дополнительные аминокислоты на N-конце, который является наиболее конформационно вариабельным участком белка)- так, примером этому может служить рис.2., где в структуре белка кристаллина, полученного методом РСА аминокислоты лейцин 132 и валин 131, и изолейцин 95 и лизин 94 образуют бета-лист, тогда как в структре, полученной методом ЯМР эти аминокислоты не входят в состав бета-листа (аминокислоты лейцин 133 и валин 132, и изолейцин 96 и лизин 95) (приведен пример на рис.2. по одной из 21-ой структуры, но в остальных ситуация такая же).


Рис.1 Выровненные структуры белка кристаллина, полученные методом ЯМР (розовая структура) и РСА (серая структура)



Рис.2 Пример отличий структуры белка кристаллина на микроуровне, полученных методом ЯМР (розовая структура) и РСА (серая структура): аминокислоты лейцин 132 и валин 131, и изолейцин 95 и лизин 94 образуют бета-лист, тогда как в структре, полученной методом ЯМР эти аминокислоты не входят в состав бета-листа (аминокислоты лейцин 133 и валин 132, и изолейцин 96 и лизин 95)

Задание 2. RMSF

В записи PDB о модели, полученной методом ЯМР, находится информация о наборе моделей, которые авторы посчитали наиболее соответствующими реальной структуре. Однако, в такой модели все равно существуют ограничения на расстояния и ковалентную связность между атомами, которые могут быть связаны с подвижностью этих атомов или же обуславливается неточностями эксперимента. Если бы не существовало явления шума в эксперименте, то модели ЯМР отражали бы вариацию в позициях белка, а значения RMSF, соответственно, относились бы к реальной подвижности отдельных ее участков. На рис.3 приведен график соотношения значений RMSF, рассчитанных по модели, полученной методом ЯМР, и средних B-факторов остатков, рассчитанных по модели, полученной методом РСА. Сравниваются значения для одних и тех же аминокислот белка кристаллина (при сравнении структур в PyMOL оказалось, что первые четыре аминокислоты отсутствуют в модели PCA, поэтому значения RMSF рассматривались с пятой аминокислоты). По моему мнению, исходя из графика на рис.3, значения, характеризующие подвижность аминокислот при разных методах получения структур, не соотносятся- остатку с большим B-фактором, в большинстве случаев, не соответствует большее значение RMSF. Таким образом, для белка кристаллина RMSF из ЯМР модели не отображает подвижность.


Рис.3.Cоотношение средних B-факторов аминокислот из РСА модели c PDB ID 6FD8 , и RMSF из ЯМР модели c PDB ID 2M3T.

Задание 3.

Таблица с расстояниями и другими запрошенными характеристиками:

положение в структуре	связанные остатки	Расстояниев РСА, Å	% моделей ЯМР со связью	минимальное расстояние в ЯМР, Å	максимальное расстояние в ЯМР, Å	медиальное расстояние в ЯМР, Å
между атомами остова в ядре белка	валин 48 и тирозин 59	3.0	100%	2.7	3.3	2.9
между атомами боковых цепей в ядре белка	тирозин 140 и аргинин 174	3.0	0%	5.0	5.5	5.2
между атомами в петлях, выходящих на поверхность глобулы	аргинин 146 и пролин 143	3.5	80%	3.2	3.7	3.4

1)Водородные связи между атомами остова в ядре белка (рис.4.): была рассмотрена водородная связь между атомами остова валина 48 и тирозина 59, которые входят в соства бета-листа. Во первых, тут наиболее маленькое расстояние между образующими водородную связь группами, среди остальных пунктов этого задания. И, как и стоило ожидать, во всех 21 полученных ЯМР структурах кристаллина эта связь присутствует.


Рис.4.Водородные связи между атомами остова в ядре белка: валин 48 и тирозин 59 (светло-розовая структура получена методом РСА, ярко-розовая- ЯМР)

2)Водородные связи боковых цепей в ядре белка (рис.5.): стоит сказать, что доставшийся мне белок имеет гидрофобные ядра, в которых мне не удалось найти водородные связи, поэтому я выбрала водородную связь между остатками тирозина 140 и аргинина 174 (они входят в состав бета-листов), которые еще можно считать не экспонированными наружу. Однако оказалось, что в ЯМР модели этой связи нет ни в одной из 21 структур, хотя, по-идее, хоть в части она должна была бы сохраниться (то есть скорее всего это особенность данных структур, а не правило)


Рис.5.Водородные связи боковых цепей в ядре белка: тирозин 140 и аргинин 174 (светло-розовая структура получена методом РСА, ярко-розовая- ЯМР)

3) водородна связь в петлях, выходящих на поверхность глобулы (рис.6.): были выбраны остатки аргинина 146 и пролина 143, входящие в состав свободной пептидной цепи, экспонированной наружу. Оказалось, что несмотрея на "пограничное" значение расстояния между образующими водородную связь остатками, эта водородная свзяь присутсвует в 80% структур белка кристаллина, полученного методом ЯМР. Казалось, что процент должен быть меньше, учитывая конформационную вариабельность свободных пептидных цепей.


Рис.6. Водородна связь в петлях, выходящих на поверхность глобулы: аргинин 146 и пролин 143 (светло-розовая структура получена методом РСА, ярко-розовая- ЯМР)