Визуализация и построение электронной плотности
Выбор белка.
Для работы был выбран белок glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase бактерии Bacillus stearothermophilus. Структура имеет разрешение 1.8 Å (PDB: 1GD1), а также эксперементальные данные на сайте EDS. Поиск структурных гомологов с помощью базы дынных PDBeFold (с параметрами поиска: Lowest acceptable match (%) 70 ; Lowest acceptable match (%) 70; PDB 1gd1; Chain P) показал структуры удовлетворящие определеным требованиям (RMSD от 0.8 до 3.0 и 50 % < Nalign < 90%, при длине белка 334 это 167 < Nalign < 300).
Рис 1. Находки с помощью PDBeFold по 1GD1(chain P), которые удовлятворяют нашему условию(RMSD от 0.8 до 3.0 и 50 % < Nalign < 90%, при длине белка 334 это 167 < Nalign < 300).
Изображение электронной плотности вокруг полипептидной цепи
Файл с картой электронной плотности для 1GD1 был загружен с сайта EDS. Визуализации структуры и электронной плотности производилась программой PyMol. Далее были построены изображения электронной плотности вокруг остова белка при разных уровнях подрезки (Рис. 1.1 - Рис. 1.5) для изолиний соотвествующих 1, 1.5, 2 и 2.5
Рис 2.1 Электронная плотность структуры 1GD1 c уровнем подрезки 1.0 σ и carve = 2 Å. Справа, электронная плотность вокруг атомов остова.
Рис 2.2 Электронная плотность структуры 1GD1 c уровнем подрезки 1.5 σ и carve = 2 Å. Справа, электронная плотность вокруг атомов остова.
Рис 2.3 Электронная плотность структуры 1GD1 c уровнем подрезки 1.0 σ и carve = 5 Å. Справа, электронная плотность вокруг атомов остова.
Рис 2.4 Электронная плотность структуры 1GD1 c уровнем подрезки 2.0 σ и carve = 2 Å. Справа, электронная плотность вокруг атомов остова.
Рис 2.5 Электронная плотность структуры 1GD1 c уровнем подрезки 1.0 σ и carve = 2 Å. Справа, электронная плотность вокруг атомов остова.
Стоит отметить, что при увеличении уровня подрезки количество атомов полипептидной цепи, покрытых электронной плотностью, уменьшается. Также, уже на самом низком уровне подрезки видны оголеные атомы аминокислот. Тем не менее, большая часть белка хорошо покрывается картой электороной плотности. Изменение carve с 2 до 5 Å вносит много лишеней информации об электороной плотности, тем самым вызывает шум. Общее впечателние о качестве структуры осталось хорошое, поскольку молекула в своем большестве полностью покрывается электроной плотность.
Изображение ЭП вокруг аминокислотных остатков.
Построим при разных уровнях подрезки электронную плотность вокруг аминокислотных остовов. В примерах ниже рассамтриваются аминокислоты , которые входят в состав каталического кармана субстрата и выполняют ключевую роль в ферментативном катализе: Cys149, His196, Thr150/
Рис 3.1 Электронная плотность структуры 1GD1 в области аминокислот активного центра c уровнем подрезки 1.0 σ и carve = 2 Å.
Рис 3.2 Электронная плотность структуры 1GD1 в области аминокислот активного центра c уровнем подрезки 1.5 σ и carve = 2 Å.
Рис 3.3 Электронная плотность структуры 1GD1 в области аминокислот активного центра c уровнем подрезки 2.0 σ и carve = 2 Å.
Рис 3.4 Электронная плотность структуры 1GD1 в области аминокислот активного центра c уровнем подрезки 2.5 σ и carve = 2 Å.
Рис 3.5 Электронная плотность структуры 1GD1 в области аминокислот активного центра c уровнем подрезки 1.5 σ и carve = 5 Å.
Как мы видим, электорнная плотность этих аминокислот хорошо сохраняется на высоких уровнях подрезки. Поскольку это так, то мы можен думать, что структура каталитического кармана фермента, расположение и направление аминокисот, имеет выское качество. Но бывают и аминокислоты, которые плохо опсываются электроной плотностью в стурктуре 1GD1.
Рис 4.1 Электронная плотность структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 0.5 σ и carve = 3 Å.
Рис 4.2 Электронная плотность структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 1.0 σ и carve = 2 Å.
Рис 4.3 Электронная плотность структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 1.5 σ и carve = 3 Å.
Рис 4.4 Электронная плотност структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 2.0 σ и carve = 3 Å.
Рис 4.5 Электронная плотность структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 2.5 σ и carve = 3 Å.
Рис 4.6 Электронная плотность структуры аминокислот 1GD1 распооженных с краю от активного центра c уровнем подрезки 3.0 σ и carve = 3 Å.
Уровень подрезки позволяет нам соотнести электроную плотность и расположенние аминокислот. Для структуры 1GD1 это соответствие наблюдается не везде(в центре глобулы белка оно есть, по краям постепенно пропадает), что говорит о среденем качестве разрешения структуры.