Практикум 1

Биологическое описание белка

Я работала с лиганд связывающим доменом белка дрозофилы - KaiR1D (PDBid 5EHM). Это ионотропный рецептор глутамата, селективно активируемый агонистом - каиновой кислотой. В качестве лиганда в данной работе был взят ингибитор рецептора - N-метил-D-аспартат (NMDA).

В целом рецепторы глутамата делятся на три семейства: каинатные, AMPA и NMDA. Каждое семейство имеет уникальную роль в передаче сигналов в ЦНС и формировании пластичности мозга. Вне ЦНС рецепторы глутамата отвечают за получению и передачу вкусовых сигналов (умами), их также обнаруживают в клетках ткани сердца и поджелудочной железы.

Каинатные рецепторы участвуют в пост- и пресинаптической передаче сигналов у нейронов и глиальных клеток. Также считается, что они участвуют в регуляции синаптической передачи и пластичности. Они активируются нейромедиатором каинатом и проницаемы как для ионов натрия, так и для ионов калия. Каинатные рецепторы экспрессируются в различных областях мозга и участвуют в таких процессах, как сенсорная обработка, моторный контроль, обучение и память.

Выбранный домен состоит из двух цепей, А и В, образующих пару карманов связывания с лигандом (Рис. 1).

**Рисунок 1:** Общее строение лиганд связывающего домена **KaiR1D**

NMDA - это производное аспартата, действующее как агонист глутамата для NMDA-рецепторов. Избыток NMDA вызывает гипер возбуждние NMDA-рецепторов, что может приводить к судорогам и эпилептическим припадкам.

**Рисунок 2:** Химическая формула **NMDA**

Взаимодействие белка и лиганда

В домене есть два кармана связывания с лигандом на противоположных полюсах белка, имеющих одинаковое строение.

В сайте связывания лиганд образует только водородные связи с аминокислотными остатками белка и с водой. Всего он образует семь водородных связей: три с водой и четыре с остатками (треонин, серин и аргинин).

На схеме (Рис. 3) зеленым показан лиганд (NMDA), серым - остатки, образующие с лигандом водородные связи, желтым пунктиром - сами водородные связи.

**Рисунок 3:** Сайт связывания белка с лигандом

Ссылка на сессию PyMOL: 5ehm.pse

Карта электронной плотности

С использованием данных с PDB была построена карта электронной плотности для сайта связывания лиганда (Рис. 4).

Для наглядности электронная плотность лиганда выделена другим цветом и более ярко, чем окружающих остатков. При этом плотность покрытия лиганда и белка примерно одинаковая, так что нельзя сказать, что покрыто лучше. Покрытие охватывает как остатки, с которыми непосредственно связывается лиганд, так и те, которые просто расположены близко внутри сайта. Примечательно, что и карты электронных плотностей одинаковые для карманов связывания с обоих полюсов домена.