Построение и визуализация электронной плотности |
|
Выбор белка и структурыДля выполнения задания была выбрана структура с идентификатором
3NIR (рис. 1а,b). Эта струтктура
соответствует крамбину: запасному белку Катрана испанского Crambe hispanica (рис. 1c), от
родового названия которого он и получил свое имя.
Рисунок 1. а. Структура белка. Видно, что присутствует одна альфа-спираль и один маленький бета-лист. b. Вид поверхности белка. Можно заметить, что крамбин -- достаточно компактный белок. c. Внешний вид Катрана испанского. Выбранная струткура удовлетворяет условиям: 1. Изображение электронной плотности вокруг полипептидной цепиВизуализировалась электронная плотность с помощью файла, скаченного с сервера EDS пакетом PyMOL.
Визуализация была проведена на девяти уровнях подрезки -- от 0.1σ до 6σ (рис.2).
Рисунок 2. Электронная плотность вокруг полипептидной цепи при девяти уровнях подрезки. Значение параметра carve, задающего уровень отсечения сигнала от соседних атомов, постоянно и равно двум. 2. Построение изображения электронной плотности вокруг остатков: Y44, V8 и N14Далее я построил изображения электронной плотности для трех остатков: 44-го тирозина,
8-го валина и 140-го аспарагина (рис. 3). В случае тирозина даже при очень низком уровне подрезки (0.1σ)
заметна ароматическая структура, и тирозин в принципе угадывается. При повышении уровня подрезки до
1σ, структура уже очень четко видна. Видны даже орбитали атомоа водорода в ароматическом кольце.
Поскольку на этих двух уровнях все отчетливо видно, можно сделать вывод, что 44-й тирозин в кристалле
колеблется очень слабо. Дальнейшее повышение уровня подрезки до 5σ приводит к тому, что
орбитали атома водорода пропадают и становятся видны предположительно 1s-орбитали углерода.
Рисунок 3. Электронная плотность вокруг трех аминокислотных остатков:Y44, V8 и N14 при трех уровнях подрезки: 0.1σ, 1σ и 5σ Значение параметра carve, задающего уровень отсечения сигнала от соседних атомов, постоянно и равно двум. ЗаключениеВизуализация электронной плотности вокруг полипептидной цепи и трех разных по своей природе
аминокислотных остатков показала, что структура крамбина разрешена не только достаточно хорошо, чтобы
угадывалась последовательность аминокислот и их примерное расположение, но и достаточно хорошо для
исследования молекулярных и атомных орбиталей. Так, зная среднюю энергию электронов, можно, выставляя
разные уровни подрезки, определять энергию различных частей молекулярных орбиталей. Так, можно заметить, что
электронная плотность sp3-гибридной связи углерод-углерод пропадает раньше, чем в sp2-гибридной
связи углерод-углерод ароматического кольца, что означает, что последняя имеет более высокую энергию
разрыва, что в свою очаредь согласуется с квантово-механичческими рассчетами. |
© Михаил Молдован, 2013 (Последнее исправление: 16.10.2016)