Задание 1. SASA, MSA

PDB ID закрытой конформации- 1TRD, закрытой- 1TPD (фермент триозофосфатизомераза (TIM), выделенный из бактерии Trypanosoma brucei brucei)

Из литературы, доступной по данному ферменту я выяснила, что данные структуры были получены в рамках одного проекта: закрытая конформация получена добавлнием в среду к белку лиганда PGH . Для выполения следующих заданий я выбрала биологическую сборку 3, в которой фермент представлен гомодимером.

С первого взгляда было не сразу понятно, где именно в молекуле TIM происходят конформационные изменения, поэтому я нашла его в базе данных M-CSA, по информации из которой я нашла в данных структурах аминокислоты, участвующие в катализе, и, соответственно, по ним определила основной карман, где при детальном рассмотрении заметен значительный сдвиг (рис.1.).


Рис.1. Основные аминокислоты главного кармана фермента TIM (на данном рисунке представлен один мономер гомодимера)

Далее были получены значения молекулярной поверхности (MS) и площади, доступной растворителю (SAS), фермента TIM (данные приведены в таблице 1). Эти значения в закрытой конформации фермента несколько меньше, что вполне логично, однако эта разница небольшая, что согласуется с моделью фермента (повторюсь, без заглядывания в базу M-SCA мне не удалось найти отличающиеся части фермента между открытой и закрытой конформацией).

Таблица 1. Площадь молекулярной поверхности (MS) и площадь поверхности, доступной растворителю (SAS), для открытой и закрытой конформаций белка TIM

конформация TIM	MS	SAS
open TIM	48539.102	19591.346
close TIM	47658.711	19290.307

Задание 2. Карманы, объем

Как уже было упомянуто в предыдущем задании, примерное расположение основного кармана связывания было выявлено по основным аминокислотам, участвующим в катализе основной реакции фермента TIM. Далее, данные структуры были проанализированы программой FPocket, которая выдала 33 кармана для открытой конформации, и 36 для закрытой конформации данного фермента. Однако, как можно видеть на рис. 2 и 4, разметка карманов в области предполагаемого основного кармана очень схожа между двумя конформациями. Также, если сравнить рис.1 и рис.2, то явно видно, что группа сфер синего цвета (описывающих один из карманов) очень похожа на очертание лиганда PGH.
Примерный объем основного кармана, по результатм выдачи программы FPocket, в закрытой конформации равен 5628.70, тогда как в открытой 2911.6579- это невполне логичный результат, который скорее является артифактом выдачи программы- на рис.2 видно, что карман, описанный зелеными сферами, сильно выдается за пределы глобулы, что может влиять на полученный результат.


Рис.2. Cтруктура TIM в закрытой конформации с разметкой карманов- предположительно основной карман


Рис.3. Cтруктура TIM в закрытой конформации с разметкой карманов


Рис.4. Cтруктура TIM в закрытой конформации с разметкой карманов- предположительно основной карман


Рис.5.Cтруктура TIM в закрытой конформации с разметкой карманов

Задание 3. Экспонированность

Для открытой и закрытой конформации белка TIM были получены значения экспонированности каждого аминокислотного остатка. Для начала был выбран остаток экспонированность которого сильнее всего уменьшалась при образовании закрытой конформации- им оказался валин в положении 177 (рис.6). Однако, данный случай не несет биологического объяснения, так как валин в данном положении находится в составе свободной петли и не образует никаких взаимодействий.
Далее я решила рассмотреть второй по изменению экспонированности при переходе из открытой в закрытую конформацию остаток- лизин 84. В открытой конформации у него не наблюдается взаимодействий, (рис.7) но в таком состоянии лизин 84 экспонирован наружу. В закрытой конформации этот остаток образует одно предположительное взаимодействие с ароматическим кольцом фенилаланина 121 (рис.8). Однако, у боковой группы данного лизина средний Б-фактор равен 56.73- достаточно большое значение, которое говорит о высокой подвижности данного остатка. Возможно, различия в его конформации в двух структурах не имеет строгой функциональной нагрузки, а обеспечено неточностью разрешения структуры.


Рис.6. остаток валина 177 в выровненных структурах открытой и закрытой конформации белка TIM


Рис.7. остаток лизина 84 в открытой конформации белка TIM


Рис.8. остаток лизина 84 в закрытой конформации белка TIM