Практикум 7. Поверхности, карманы, pKa

Задание 1. SASA, MSA

Была выдана пара PDB ID - 4dlc и 4dk2, один из которых соответствует открытой форме белка, другой - закрытой.

Рис 1. Пара выданных структур до super (слева) и после (справа).

Были скачаны биологические сборки данных моделей и для более эффективного анализа наложены друг на другап при помощи команды super. На рисунке 1 можно наблюдать результаты этих двух действий. Голубым на этой схеме отмечена 4dlc, а зеленым - 4dk2.

Рис 2. Рассмотрим поближе 4dlc.

Отметим, что в голубой структуре есть дополнительная молекула. Дополнительно о ней можно узнать по ссылке: dUMP, MgF3- transition state analogue and Mg2+

Рис 3. Очевидное визуальное различие между структурами.

Можно заметить ряд очевидныз визуальных различий (рис 3). Во-первых происходит смещение спиралей и др структур друг относительно друга (например, совпадают основания спиралей, а концы расходятся). У структуры 4dk2 есть дополнительные выпетливания, в целом 4dlc меньше, чем 4dk2.

Далее я решила рассмотреть несколько фрагментов поближе. На рисунке 4 слева можно наблюдать, что один из концов молекулы 4dk2 заканчивается раньше - у 4dlc после SER-92 есть еще ASP и GLU

Есть еще обратная ситуация (справа рис 4), где 4dlc заканчивается на LEU-153, в то время как у 4dk2 с этого LEU начинается еще одна небольшая спираль.

Рис 4. Различия в структурах при приближении.

Для обеих структур были измерены площади молекулярной поверхности и поверхности, доступной растворителю. Результаты приведены в таблице ниже:

Площадь вычисляется командой get_area <'selection'> Переключение с MS к SAS: команда set dot_solvent, 0 (MS), set dot_solvent, 1 (SAS).

Для октрытой структуры значения в таблице получились больше, чем для закрытой. При этом в обоих случаях разница между значениями площадей для каждой структуры была примерно 2,5-3к Angstroms^2

Площадь молекулярной поверхности в обоих случаях оказалась примерно в 1,5 раза больше, чем площадь поверхности, доступная растворителю.

Задание 2. Карманы, объем

На данном этапе нужно было определить положение основного кармана связывания. Сначала я использовала отображение surface. На рисунках 5 видно,на основании чего я сделала предположение о местонахождении кармана - мне кажется, он находится в центре и закрывается подобно крабику.

Рис 5. Сравнение двух моделей в режиме surface.

После этого структуры были выгружена на веб-сервер fpocket.

Рис 6. Сравнение двух моделей в режиме surface после запуска веб-сервера fpocket.

В результате работы fpocket для структуры 4dlc было обнаружено 15 пакетов, для 4dk2 - 23 пакета. Был выбран тот, который больше всего походил на выбранный визуально

Рис 7. Сравнение карманов в режиме surface после запуска веб-сервера fpocket на примере 4dlc.

Первым делом я визуально отделила те области, которые показались мне более-менее подходящими (рис 7). Для 4dk2 я выбрала четыре - 1, 14, 17, 20, для 4dlc я выбрала три - 1, 4, 11. Они покрывали одну и ту же область - как раз ту, которуя я визуально определила, при этом 17ый и 11ый я посчитала просто продолжениями, так что потом они были вычеркнуты из списка. Затем были вычеркнуты 20ый, 4ый и 14ый, поскольку при переходе из одной структуры в другую они оказывались снаружи. Поэтому в итоге остались два номера 1.

Рис 8. Финальное изображение.

Объем для 4dk2 составил 2629.9639 Angstroms^3, для 4dlc -2366.4268 Angstroms^3. Можно заметить, что для открытой структуры значения получились больше [снова]. Вероятно это обуславливается тем, что в закрытой конформации связывание лиганда или субстрата (связывающегося в октрытой форме) должно быть недоступно.

Задание 3. Экспонированность

После использования программы mkdssp были получены файлы: 4dlc 4dk2

В результате сравнения двух структур выяснилось, что наибольшей разницей в экспонированности между открытой и закрытой конформациями обладает LYS230. Разность по модулю для него составила 119. Интересно, что следующий за ним - тоже лизин, но номер другой - LYS178 и его разность в 116, а дальше - LYS30 и его 103. При этом в трех этих случаях значение для 4dlc больше, чем для 4dk2.

Однако эти пары лизинов вызвали у меня немалые сомнения, так как пусть они и отмечаются лизинами в pdb, как лизины они не выглядят.

Следующим оказался ARG215 со своей разностью в 115, при этом здесь наоборот у 4dk2 значение оказалось больше.

Рис 9. Аргинины, у которых все уже явно лучше

Можно заметить, что аргинин как-бы закрывается в сторону комплекса, в то время как в открытой структуре он торчит наружу. Помимо этого в первой (открытой) структуре он находится на самом краю альфа-спирали, а в закрытой - ближе к середине альфа-спирали.