Практикум 8. Разметка вторичной структуры

Задание 1. Знакомство с укладками

Дано 10 записей PDB (здесь). Соответствующие этим структурам последовательности демонстрируют не более 40% попарного сходства.

В качестве опорной была выбрана структура 1 (1b7yA00). По ней были выровнены все остальные с помощью команды super (super pdb2/3/4/.../10, pdb1>)

Рис 1. Изображения структур до (слева и по центру - с разных ракурсов) и после (справа) выравнивания по структуре 1.

Итогова общая структура имеет вид круглой чаши с небольшие углублением по центру (см рис. 2). Ядро этой чаши просматривается через углубление (находится внутри структуры) - его составляют в основном B-листы, саму форму чаши создают a-спирали и петли. Причем последние распределены довольно хаотично, создается ощущение клубка спутанных ниток, где непонятно, что откуда идет.

Рис 2. Изображения общей структуры "чаши с ямкой" условно сбоку (слева) и условно сверху (центр) и снизу (справа).

В целом можно сказать, что все 10 структур похожи между собой, однако все же довольно серьезно различаются. Чем ниже мы рассматриваем "чашу", тем больше общего находим, однако сверху мы можем видеть отсутствие выравнивания спиралей и петель, резкое выделение некоторых структур за пределы общего объема.

Однако так судить о структуре неудобно, поэтому я попыталась удалить структуры, которые мешают рассмотреть общую картину. Я удалила структуры 2p0lA00 и 3mf1B00. Ситуация изменилась в лучшую сторону (рис. 3) И поначалу казалось, что получилось очень неплохо, но после оцентровки и внимательного просмотра оказалось, что все же мешает еще одна структура.

Рис 3. Изображения общей структуры после удаления структур 2p0lA00 и 3mf1B00

А вот после удаления структуры 3od1A01 (оранжевый), общая структура визуально стала выглядеть куда более организованной. Сразу стала лучше видна "ямка", которая на деле оказалась скорее сужающимся тоннелем. Пусть с некоторых ракурсов рассмотреть все еще было сложно. (рис. 4)

Рис 4. Окончательное изображения общей структуры после удаления структур 2p0lA00, 3mf1B00 и 3od1A01 с разных ракурсов

Задание 2. Работа с разметкой вторичной структуры в ручном режиме

Для пары 1riqA01 (зеленый) и 2q7eA02 (белый) была рассмотрена разметка вторичной структуры, которую Pymol сделал по умолчанию (внутри он использовал dssp). У данных структур в одном месте было несоответствие в длине и структуре бета-тяжей (рис. 6).

Рис 6. Пара 1riqA01 (зеленый) - 2q7eA02 (белый) слева и выбранный для анализа участок справа.

В обеих структурах кислороды одного остова прямо смотрят на азоты противоположного остова, создавая условия, подходящие для формирования водородных связей. Все расстояния так же удовлетворительны.

Исходя из рисунка 7 очевидно, что различия в непосредственной части связей листа несущественны. Возможно, различная длинна обуславливается искривлениями стреклок из-за ароматических структур на зеленом фрагменте.

Рис 7. Бета-листы выбранного участка у 2q7eA02(первая картинка), 1riqA01 (вторая картинка) и сопоставление связей (последняя картинка).

Я не нашла причин, по которым этот вариант разметки не может считаться подходящим.

Задание 3. Работа с разметкой вторичной структуры в автоматическом режиме

Для каждого из 10 pdb была сгенерирована разметка вторичной структуры с помощью dssp (mkdssp). С помощью python расчины склонности каждого типа аминокислоты образовывать тот или иной тип вторичной структуры (amino acid secondary structure propensity):

P_ik = (n_ik/n_i) / (N_k/N)

Где P_ik это propensity аминокислотного остатка i образовывать тип вторичной структуры j, n_ik это количество остатков i в датасете, образующих тип вторичной структуры j, n_i это общее количество остатков i в датасете, N_k это общее количество остатков, образующих тип вторичной структуры j во всем датасете, N это общее количество остатков в датасете

Какой тип остатка заметно чаще образует альфа-спирали, чем бета-листы и петли? М, сюда же с натяжкой можно отнести А

Какой тип остатка заметно чаще образует бета-листы, чем альфа-спирали и петли? V

Какой тип остатка заметно чаще образует петли, чем альфа-спирали и бета-листы? Таких оказалось сравнительно больше. T, P, H, F, N, D, S...