Построение и визуализация электронной плотности

Для работы использовалась 3D структура аденилаткиназы из Bacillus subtilis, белка, который уже изучался в первых семестрах. BDBid стркутруры - 3DL0. PDB-файл содержит 2 цепи длиной 216 аминокислот (гомодимер).
Для начала с помощью программы PDBeFold была получена информация о структурных гомологах белка.Был найден 161 гомолог, среди них было достаточно гомологов с подходящим RMSD (Root-mean-square deviation of atomic positions) и N_align.
Выдача PDBeFold (первые 20 гомологов).
Кроме того на сайте PDB есть файл структурных факторов для данной структуры, что говорит о том, что это экспериментальные данные, а не модель.

Затем, чтобы получить карту электронной плотности (ЭП) и информацию о ней, использовался сервер EDS. Выдача сервера о структуре 3DL0:

TRANSFERASE                             26-JUN-08   3DL0    
CRYSTAL STRUCTURE OF ADENYLATE KINASE VARIANT AKLSE3        
 ORGANISM_SCIENTIFIC: BACILLUS SUBTILIS;                    
 ORGANISM_TAXID: 1423;                                      
 EXPRESSION_SYSTEM: ESCHERICHIA COLI;                       
 EXPRESSION_SYSTEM_TAXID: 562;                              
 EXPRESSION_SYSTEM_STRAIN: BL21(DE3);                       
 EXPRESSION_SYSTEM_VECTOR_TYPE: PLASMID;                    
 EXPRESSION_SYSTEM_PLASMID: PET11                           
PHOSPHOTRANSFERASE, ZINC COORDINATION, ATP-BINDING, KINASE, 
 BINDING, NUCLEOTIDE BIOSYNTHESIS, NUCLEOTIDE-BINDING, TRANS
R.M.BANNEN,C.M.BIANCHETTI,C.A.BINGMAN,J.G.MCCOY             
   15-OCT-14 3DL0    1       JRNL                           
   25-JUN-14 3DL0    1       JRNL                           
   24-OCT-12 3DL0    1       VERSN                          
   09-JUN-09 3DL0    0                                      
 S.MOON,R.M.BANNEN,T.J.RUTKOSKI,G.N.PHILLIPS,E.BAE  
 EFFECTIVENESS AND LIMITATIONS OF LOCAL STRUCTURAL E
 OPTIMIZATION IN THE THERMAL STABILIZATION OF MESOPH
 THERMOPHILIC ADENYLATE KINASES.                    
 PROTEINS                      V.  82  2631 2014    
                 ISSN 0887-3585                     
 24931334                                           
 10.1002/PROT.24627                                 
                                                            
 RESOLUTION.    1.58 ANGSTROMS.

Разрешение данной структуры 1,58 ангстрем, это очень хорошее разрешение, чего и следовадо ждать, для столь хорошо изученного белка.
Затем с сервера была загружена карта электронной плотности с параметрами по умолчанию.

Структура белка и карта электронной плотности были загружены в программу PyMOL для визуализации.Команды:

fetch 3dl0

load $PYMOL_PATH/test/dat/3dl0.omap, new_map1

Сначала ЭП была визуализирована для трех разных остатков при разных уровнях подрезки ЭП. Пример команды:

isomesh map_pro, new_map1, 2.0, resi 9

Результаты для остатков Pro9, Met34 и Phe81 с уровнями подрезки 1, 2, 3, 4 показаны в таблице.

Pro9
Met34
Phe81
	1.0	2.0	3.0	4.0

Рисунок 1. Изображения ЭП при разных уровнях подрезки для трех разных аминоксилотных остатков.

Видно, что при увеличении уровня подрезки ЭП, визулизируются все меньшие обоасти. Для всех трех аминокислот это области пептидных связей, что логично, потому что там существует сопряженная сситема. У метионина ЭП остается вокруг атома серы, что тоже вполне логично. Ароматическое кольцо фенилаланина содержит сопряженную систему, но при уровне подрезки 4 ЭП там уже не визуализируется.
Можно сказть, что индивидуальные остатки хорошо вписываются в карту ЭП.

Чтобы оценить, насколько хорошо вцелом остов белка вписывается в карту электронной плотности, ЭП была визализирована только вокруг остова цепи А. Результат показан на рисунке 2.

Рисунок 2. ЭП вокруг остова цепи А структуры 3DL0. Слева - приуровне подрезки 1, справа - при 2.

Видно, что остов очень хорошо вписывается в карту электронной плотности.
Структура имеет очень хорошее разрешение (1,58 ангстрем). Я думаю, при большом желании можно с определенной точностью предсказать, где примерно располагаются центры атомов, по карте электронной плотности.