Определение вторичной структуры

В данном практикуме вторичная структура сиртуина SIRT1 (PDB ID: 4KXQ) была предсказана алгоритмами DSSP и Stride. Полученные результаты (DSSP и Stride) были сопоставлены с положением элементов вторичной структуры из истинной PDB-модели.
На рисунке 1 представлена исследуемая структура 4KXQ с раскраской по вторичной структуре. В таблице 1 произведено сравнение нескольких элементов вторичной структуры по результатам работы алгоритмов DSSP и Stride. Выбранные для анализа элементы отмечены на рисунке 2.

Рисунок 1. Структура сиртуина SIRT1 (PDB: 4KXQ). Разные элементы вторичной структуры отмечены разными цветами: красным - β-слои, голубым - α-спирали, розовым - петли.

Таблица 1. Сравнение границ элементов вторичной структуры из PDB-файла 4KXQ с предсказаниями, полученными программами DSSP и Stride.
Структура	PDB	DSSP	Stride
α-спираль (1)	419P-430K	420E-429D	420E-430K
α-спираль (2)	324S-336E	325L-335K	325L-336E
β-лист (3)	461Q-465N	461Q-465N	461Q-465N
β-лист (4)	364G-371C	364G-371C	364G-371C

Рисунок 2. Рассматриваемые в таблице 1 элементы вторичной структуры с отмеченными номерами.

Из таблицы 1 можно заметить, что границы элементов вторичной структуры, предсказанные DSSP или Stride, практически совпадают с границами из PDB. DSSP предсказывает более короткие α-спирали (на 1 остаток меньше с обоих концов), предсказание Stride также отличается от истинного, но только на один остаток (c N-конца). Для β-листов совпадение полное. Так как других отличий найдено не было, можно сказать, что Stride предсказывает вторичную структуру более точно.

В структуре также присутствуют редкие элементы вторичной структуры, например, изолированные β-мостики. И DSSP, и Stride нашли 4 таких мостика, образуемые остатками Asp298, Arg394, Ile406 и Phe414 (эти остатки в структуре отмечены на рисунке 3). Однако в выдаче программ не указано, с какими именно остатками они образуют водородные связи. Из рисунке 3 видно, что отмеченные остатки попарно сближены, однако они не взаимодействуют друг с другом (при ограничении на длину водородной связи 3,5 Å), а контактируют с другими соседними остатками. Пример таких взаимодйствий для Ile406 представлен на рисунке 4. Также интересно отметить, что Arg394, Ile406 и Phe414 располагаются в петлях, в то время как Asp298 отмечен как переход между двумя α-спиралями (рисунок 3).

Рисунок 3. Положение предсказанных β-мостиков в структуре 4KXQ. Остатки, отмеченные как мостики, покрашены красным и подписаны.

Рисунок 4. Контакты между Ile406 (отмечен оранжевым) и соседними остатками (отмечены зеленым). Взаимодействующие атомы выделены сферами и окрашены по типу атомов (красный - кислород, синий - азот). Водородные связи показаны белыми пунктирными линиями.