Исследование белок-нуклеиновых контактов

1. Получение файлов со структурами

Нужный файл PDB c ID 1AZP был получен на сайте сайта PDB, а биологическую единицу комплекса — с сайта Macromolecular Structure Database EBI.

В результате обе структуры оказались совершенно одинаковыми.

Так они вылядят:

Можно увидеть, что структура не симметрична, это и является причиной того, что биологическая единица оказалась идентична структуре, содержащейся в PDB-файле.

2. Исследование контактов между молекулами белка и нуклеиновой кислоты

Таблица. Контакты разного типа в комплексе 1AZP

	Полярные	Команда, с помощью которой получены данные	Гидрофобные	Команда, с помощью которой получены данные	Всего
Контакты белка с ...
... остатками 2'-дезоксирибозы	14	select within(3.5, .O? and dna) and polar	22	select within(4.5, .C? and dna) and hydrophobic	36
... остатками фосфорной кислоты	17	select within(3.5, *.O?P and dna) and polar	1	select within(4.5, *.P and dna) and hydrophobic	18
... остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	0	select within(3.5, (oxygen, nitrogen) and mjg and base) and polar	3	select within(4.5, carbon and mjg and base) and hydrophobic	3
... остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	6	select within(3.5, (oxygen, nitrogen) and mig and base) and polar	0	select within(4.5, carbon and mig and base) and hydrophobic	6

Из таблицы видно, что самое большое количество контактов как полярных, так и гидрофобных белка с остатками 2'-дезоксирибозы. Это объясняется тем, что молекула ДНК не устойчива, и эти контакты несут функции поддерживания остова молекулы. Так же много контактов белка с остатками фосфорной кислоты. Они так же несут функции поддерживания структуры ДНК. Странно, что полярных контактов белка остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки и неполярных со стороны малой бороздки совсем нет. Возможно, отсутствие контактов со стороны малой бороздки обусловлено тем, что малая бороздка достаточно узка (в исследуемом pdb-файле ДНК находится в В-форме) для полярных контактов. Большая бороздка в свою очередь достаточно широка, чтобы могли быть возможны неполярные контакты, а отсутсвие полярных контактов, наверно, объясняется тем, что большая бороздка в свою очередь глубже, чем малая, и это мешает образованию таких контактов. И эти контакты белка с остатками азотистых оснований со стороны большой и малой бороздки несут функции узнавания ДНК белком. Именно среди этих контактов следует искать остатки связывания ДНК.

Для получения данных использовался скрипт P:\y05\Term3\dna.def, определяющий три нужных множества:
base — все атомы оснований ДНК (эквивалентно "dna and not backbone");
mjg — атомы оснований ДНК, обращённые в большую бороздку;
mig — атомы оснований ДНК, обращённые в малую бороздку.

Полярными атомами ДНК считались все атомы кислорода и азота, а неполярными — все атомы углерода.

3. Поиск специфических контактов, обеспечивающих узнавание сайта в молекуле ДНК

Специфичными контактами узнавания ДНК белком являются контакты белка с остатками азотистых оснований со стороны большой и малой бороздки, так как таковых нет с остатками со стороны малой бороздки.

Атомы белка, участвующих в контактах с остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки:

Полярные контакты

Гидрофобные контакты

CD   ARG 42 chain A

1HH1 ARG 42 chain A

2HH1 ARG 42 chain A

NH1  ARG 42 chain A

OG   SER 31 chain A

HG   SER 31 chain A

нет

Подробнее был рассмотрен контакт между атомами азота ARG42A.NH1 и T105B.

Изображение данного контакта:

Азотистое основание и аминокислотный остаток подписаны. Более крупно выделены взаимодействующие атомы.

4. Описание функций исследованного белка

Описание белка комплекса из UniProt

Функции: Удерживает негативно сверхспирализированную ДНК; может быть вовлечен в поддержание неприкосновенности генома при высоких температурах.
Субъединица: Мономер.
Внутриклеточное положение: Ядро.
Сходства: Пренадлежит семейству 7 kDa ДНК-связывающих/эндорибонуклеаз P2 семейству.
PTM: Lys-4 was 70% monomethylated in form 7a, 25% in form 7b, and 20% in form 7d. Lys-6 was 50% monomethylated in form 7a, 40% in form 7b, and 50% in form 7d.

Описание соответствующего ДНК-связывающего домена в Pfam

Домен 7kD_DNA_binding находится в БД PfamA.

Домен	Цепь белка	Начальный остаток	Конечный остаток
7kD_DNA_binding	A	2	62

Описание домена из БД Pfam.
7kD ДНК-связывающий домен
Это семейство содержит белки из архей, которые способны выживать в условия повышенной температуры, из 7kD ДНК-связывающего/эндорибонуклеаз P2 семейства. Существуют 5 7kD ДНК-связывающих белков, 7a-7e, которые к клетках являются мономерами. Белок 7e показывает самую сильную способность связывать ДНК.

Описание из БД INTERPRO (запись IPR003212) полность идентично описанию из Pfam.

Изображение выравнивания домена 7kD_DNA_binding:

Консервативные на 100% участки покрашены черным. Остаток, исследовавшийся в п. 3, выделен красным на черном фоне. Этот остаток оказался консервативным на 100%, то есть можно надеяться, что выбранный остаток участвует в специфическом взаимодействии с молекулой ДНК.

5. Построение диаграммы контактов белка с ДНК

Использовалась программа nuclplot командой

nucplot 1AZP_0.pdb

Полученная диаграмма

В файле 1azp_0.bond, созданным программой, были найдены следующие данные о взаимодействии атомов остатка ARG 42:

      Donor               Acceptor     Distance

ARG A   42    NH1      T B  105    O2    2.99

Как видно, атомы NH1 ARG 42 и O2 T 105 образуют связь по донорно-акцепторному механизму. То есть предположение, что атом NH1 ARG 42 участвует в специфическом связывании ДНК, оказалось верным.

На главную страницу третьего семестра

На главную