Внутренности белков и макромолекулярных комплексов

В Jmol-апплете представлены пространственная структура белка YP_007078865.1 из бактерии Nostoc. sp и ДНК-белковый комплекс из археи Sulfolobus solfataricus. PDB-код белка: 3ZCZ (ссылка на pdb-файл), PDB-код комплекса: 2ASD (ссылка на pdb-файл). Информацию о белке и о бактерии можно посмотреть на соответствующих страницах первого семестра.

После загрузки структуры белка можно запустить скрипты. Первый (Cores, текст скрипта) показывает гидрофобное ядро данного белка. Второй (Surround, текст скрипта) на примере одного из аминокислотных остатков гидрофобного ядра показывает плотность упаковки атомов в этом ядре. Третий (ProtDNA, текст скрипта) показывает ДНК-белковый комплекс. В последнем (DNA, текст скрипта) исследуются характеристики поверхности молекулы ДНК.
Для продолжения выполнения скрипта нажмите кнопку Resume.

Jmol output:

Гидрофобные ядра в белке

Данный белок состоит из 4 цепей, в каждой из них есть свое гидрофобное ядро ^[1]. Информация о гидрофобных ядрах представлена в таблице 1.

Таблица 1. Гидрофобные ядра в белке YP_007078865.1 из бактерии Nostoc. sp
№	№ ядра	Цепь	Число атомов в ядре	% от общего числа атомов в цепи
1	core1	A	679	20,25%
2	core19	B	649	19,41%
3	core36	C	671	20,07%
4	core17	D	660	19,68%

С помощью скрипта Cores можно увидеть расположение гидрофобных ядер (красные) на остове белка (белый). Далее показана гидрофильная поверхность белка (голубой), покрывающая гидрофобные ядра.

Скрипт Surround показывает один из остатков гидрофобного ядра core1 (фенилаланин). Затем демонстрируется расположение соседних атомов - изображены ван-дер-ваальсовы радиусы для тех атомов, которые находятся на заданном расстоянии от изучаемого остатка (расстояние последовательно увеличивается от 1 до 7 ангстрем).
Можно заметить, что даже на расстоянии 7Å соседние атомы не полностью покрывают остаток фенилаланина. Больше всего атомов появляется на расстоянии 4-5Å от остатка, поэтому можно предположить, что это является характерным расстоянием между атомами в белке. Между соседними атомами легко может поместиться еще один атом и даже молекула воды (ван-дер-ваальсов радиус кислорода 0,14 атомных единиц, то есть 0,74*10^-11м, что меньше 1Å).

Взаимодействие белка с ДНК

Скрипт ProtDNA показывает ДНК-белковый комплекс. Представленный белок - это Dpo4 ДНК-полимераза семейства Y, которая способна реплицировать поврежденную ДНК. В данном случае в матричной цепи ДНК есть 8-оксогуанин.

ДНК-полимеразы - это один из многих видов белков, которые взаимодействуют с ДНК. В качестве других примеров можно привести:

гистоны - обеспечивают компактную упаковку молекул ДНК в ядре;
топоизомеразы - способны вносить одно- или двухцепочечные разрывы в ДНК, таким образом обеспечивая релаксацию сверхспирализованных молекул, а затем восстанавливать целостность ДНК;
хеликазы - разрывают водородные связи между азотистыми основаниями, расплетая двойную спираль ДНК;
нуклеазы - гидролизуют фосфодиэфирную связь между нуклеотидами ДНК, вызывая разрушение ДНК;
лигазы - обеспечивают сшивание соседних нуклеотидов, например, в местах разрыва ДНК;
SSB-белки - связывают одноцепочечные фрагменты ДНК, препятствуя образованию комплементарных пар, что позволяет осуществить репликацию ДНК;
факторы транскрипции - контролируют процесс синтеза мРНК на матрице ДНК, связываясь со специфичными участками ДНК, например, обеспечивают инициацию транскрипции;
белки, обеспечивающие репарацию ДНК, например, ДНК-фотолиаза.

_______________________________________________________________________________________________ [1]. Информация о гидрофобных ядрах была получена с помощью сервиса CluD