На страницу третьего семестра

Исследование белок-нуклеиновых контактов

1. Работа с документами

   По полученному названию пдб были проанализированы два файла, один с сайта PDB, и биологическая единица предложенного комплекса — с сайта Macromolecular Structure Database EBI.
   В результате сравнения данных файлов было обнаружено, что структуры в них идентичны, однако файлы имеют разный размер. Визуальных отличий не обнаружено, количество атомов совпадает.

2. Исследование контактов между молекулами белка и нуклеиновой кислоты

   Для выполнения этого задания использовались определения таких множеств, они включают как выданные, так и определенные специльно для этого исследования:

   define mjg  c.n4,a.n6,t.o4,g.o6,g.n7,a.n7,t.c5m,c.c5,g.c8,a.c8,t.c6,c.c6,g.c5,a.c5
   Атомы большой бороздки.
   define mig  c.o2,t.o2,g.n3,g.n2,a.n3,a.c2 
   Атомы малой бороздки.
   define pad *.o5*, *.o4*, *.o3* 
   Полярные атомы дезоксирибозы.
   define papa *.o1p, *.o2p 
   Полярные атомы остатков фосфорной кислоты.     
   define pamjg (oxygen,nitrogen) and mjg  
   Полярные атомы из большой бороздки.
   define pamig (oxygen,nitrogen) and mig  
   Полярные атомы из малой бороздки.
   define npad dna and backbone and carbon 
   Неполярные атомы дезоксирибозы.
   define npapa *.p and dna 
   Неполярные атом остатков фосфорной кислоты.
   define npamjg carbon and mjg 
   Неполярные атомы из большой бороздки.
   define npamig carbon and mig 
   Неполярные атомы из малой бороздки
   define apc pad, papa, pamjg, pamig 
   Все полярные атомы ДНК.
   define npc npad, npamig, npamjg 
   Все неполярные атомы ДНК.
   

   Затем, пользуясь уже определенными множествами был создан скрипт для визуализации всех контактов белка и ДНК. Скрипт, использованный в задании

   Таблица. Контакты разного типа в комплексе TonEBP/DNA

   	Полярные	Гидрофобные	Всего
   Контакты белка с ...
   ... остатками 2'-дезоксирибозы	3	19	21
   ... остатками фосфорной кислоты	14	23	31
   ... остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	8	18	26
   ... остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	0	0

   Всего обнаружено 23 полярных контакта и 29 гидрофобных. Примечательно, что со стороны малой бороздки не обнаружено ни одного контакта.

3. Специфические контакты, обеспечивающие узнавание сайта в молекуле ДНК.

   Для того, чтобы выбрать остаток белка, который участвует в специфическом контакте, я действовала по следующей схеме:
   • Сначала определила все остатки, которые имеют полярные связи с основаниями большой бороздки, затем все неполярные взаимодействия.
   • Выбрала остаток, который имеет оба взаимодействия, как наиболее интересный, им оказался ARG 226.
   • При помощи скрипта:

     define ic arg226, dna
     restrict within (5.0, arg226) and ic
     center
     restrict (G4006, arg226)
     wireframe 10
     select arg226
     wireframe 30
     select within (3.5, arg226 and *.nh?) and  (pamjg, arg226 and *.nh?) 
     cpk 100
     label %n %r %a %c
     select within (4.5, arg226 and *.cz) and  (npamjg, arg226 and *.cz)
     cpk 100
     label %n %r %a %c
     select within (4.5, arg226 and *.cg) and  (npamjg, arg226 and *.cg)
     cpk 100
     label %n %r %a %c
     
     
     
     bond 311 2296
     bond 312 2299
     
     zoom 800
     center atomno=311
     

     получила изображение интересующего меня контакта:
     
     Несложно проверить попадание атомов в зону действия нужных нам взаимодействий чисто визуальным способом, применив скрипт:

     restrict nucleic
     select within (3.5, nucleic) and not nucleic
     cpk 300
     

     и при помощи функции Pick Distance определить нужные нам взаимодействия атомов.
   Также подробному анализу я подвергла остаток глутамина (GLN 364), так как он образует два полярных взаимодействия, то представляет интерес, и возможно играет важную роль в узнавании сайта. Изображение было получено сходным путем, однако приводить его здесь, по всей видимости, не имеет большого смысла, единственное его отличие в отсутствии неполярных связей, так же он представляет собой нечто сходное с изображением контактов аргинина.
   

4. Описание функций исследованного белка

   При анализе данного комплекса,а также белка NFAT5_HUMAN, в него входящего, было обнаружено, что доменная структура его такова:
   
   То есть в его состав входят два домена. Выбранный аргинин, который в комплексе имеет номер 226, в последовательности белка оказался 302, таким образом, попадая в домен номер один, то есть RHD, границы которого от 282 до 439. И, проанализировав выравнивание, полученное из Pfam можно сказать, что его позиция вполне консервативна, не идеально, но в большинстве случаев. Что же касается глутамина (GLN 364), к сожалению, так как в последовательности белка он оказался в позиции 440, что означает, что он не входит не в один из доменов, сложно определить какую роль он играет в узнавании.
   Данный белок является ядерным фактором активации Т клеток, он играет роль в индуцированной экспрессии генов. Регулирует осмотическое давление в клетках. Что касается домена (RHD - Rel homology domen), белки, содержащие такой домен, являются факторами транскрипции эукариот. RHD состоит из двух структурных доменов. N-терминальный домен, который сходен с тем, что найден в p53, и С-терминальный, который имеет область сходную с иммуноглобулином, которая связывается с ДНК. Семейство таких доменов является членом класса доменов: Бета-сендвичей, связанных с ДНК. p53, что интересно, тоже принадлежит к этому классу.

5. Построение схемы контактов белка с ДНК

   Программа nucplot, предназначенная для визуализации контактов между ДНК и белком,выдала следующее изображение:
   
   
   Сравнив схему с данными заполненной ранее таблицы, можно убедиться, что результаты не идентичны. так, например, число полярных и неполярных взаимодействий не совпадает с данными, полученными путем анализа структуры посредством RasMol'а. Естественно наиболший интерес представляет остаток, выбранный для изучения, и тут можно наблюдать, что программа не выдает полярных взаимодействий для 226 аргинина, что , конечно, дает право усомниться в правильности предположений о его особенной роли, а вот глутамин, напротив, оказывается, как ему и положено связан двумя полярными взаимодействиями с аденином. Конечно, сложно делать однозначные выводы, ибо команда работает несколько иначе, чем мы, выбирая полярные и неполярные контакты. В любом случае, проанализированные контакты интересны в данном комплексе.