Семестр 7, автор – Грызунов Никита (nikit00000s)

Практикум 2. Электронная плотность

Задание 1. ЭП: хорошая и плохая расшифровки.

Я выбрал две схожие структуры (рис. 1) человеческого митохондриального ферритина:

Structure alignment of 5z91 and 7o63
Выравнивание структур 7O63 и 5Z91 с помощью функции Align. На первый взгляд различий практически нет, лишь небольшие изменения в концах альфа-спиралей.

При сравнении электронных плотностей остовов одинаковых участков разных структур (рис. 2) оказалось, что в записи 7O63 плотность лучше согласуется с положениями отдельных атомов. Для атомов кислорода остова это наиболее заметно. Поэтому, было выдвинуто предположение о том, что у 7O63 разрешение лучше, что и было подтверждено данными из PDB RCSB. Кроме того, мне было интересно как отличается количество зафиксированных рефлексов в двух экспериментов. Оказалось, что у структуры 5z91 оно равно 5579, а у 7O63 - 87358 (больше приблизительно в 15 раз).

5z91
7o63
Электронная плотность главных цепей структур 7O63 и 5Z91 (80-86 a.o.). Можно визуально отметить, что качество расшифровки для 7O63 лучше, чем для 5Z91. электронная плотность для 7O63 электронная плотность для 5Z91

В целом можно сказать, что в структуре 7O63 электронная плотность окружает каждый атом, отлично обрисовывая контур остова, а в 5Z91 - ЭП сонаправлена со вписанным остовом, но не описывает каждый его атом.

Задание 2. ЭП и положение в структуре.

Для данного задания мне досталась структура под PDB ID 4oh5 - лиганд-связывающий домен рецептора андрогена (T877A), организм: Homo sapiens, ...2014, разрешение: 2.00 Å, Rfree: 0.257, Ramachandran outliers: 0, side-chain o.: 2.7%, RSRZ o.: 6.8%

В данном задании необходимо было построить серию mesh'ей ЭП вокруг острова всего белка (рис. 3) на уровнях подрезки 1, 2, 3.

4oh5, without mesh
4oh5, mesh level 1
4oh5, mesh level 2
4oh5, mesh level 3
Серия mesh'ей остова 4oh5 Остов лиганд-связывающего домена рецептора андрогена. Окраска по B-фактору. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 1. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 2. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 3.

Можно отметить, что при повышении уровня подрезки mesh пропадает в областях с более высоким B-фактором. B-фактор (фактор Дебая-Валлера) используется в кристаллографии для описания эффекта ослабления рассеяния рентгеновских волн вызванного тепловым движением молекул и атомов. Таким образом, при повышении уровня подрезки mesh пропадает первый в областях, более подверженных тепловому движению, менее структурированных и стабильных.

Задание 3. ЭП и типы атомов.

В данном задании я продолжил работать со структурой лиганд-связывающего домена рецептора андрогена (4oh5). Построили ЭП вокруг лиганда (HFT, hydroxyflutamide, рис. 4).

4oh5 ligand - HFT
Гидроксифлутамид

ЭП построили на 3 уровнях подрезки (1, 2 и 3 - рис. 5).

4oh5 ligand, without mesh
4oh5 ligand, mesh level 1
4oh5 ligand, mesh level 2
4oh5 ligand, mesh level 3
Серия mesh'ей остова 4oh5 Остов лиганд-связывающего домена рецептора андрогена. Окраска по B-фактору. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 1. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 2. ЭП остова рецептора на уровне подрезки 3.

Можно отметить, что на уровне подрезки 1 больше всего ЭП сосредоточена возле трифлоурометильной группы. Однако, ЭП описывает целиком всю молекулу лиганда. На уровне подрезки 2 мы видим, что у одной из метильных групп mesh пропал.

Список литературы

  1. Sun Z, Liu Q, Qu G, Feng Y, Reetz MT. (2019) Utility of B-Factors in Protein Science: Interpreting Rigidity, Flexibility, and Internal Motion and Engineering Thermostability.
    Chem Rev, 119(3), 1626-1665