Практикум 2
Задание 1. PROPKA
Мне достался белок с PDB ID 5KHN, это транспортер гопаноидов из Burkholderia multivorans, бета- или гаммапротеобактерии, в зависимости от используемой таксономии. Гопаноиды — это соединения с пятью алифатическими кольцами, включаемые в мембраны некоторых бактерий и изменяющие их текучесть. Некоторые гопаноиды изображены на рис. 1.
Исследуемая структура получена методом РСА, ее разрешение — 3,44 Å. Кристаллизация проходила при pH 3,5.
В таблице 1 перечислены остатки аспартата, глутамата и гистидина с самыми высокими pKa.
| Остаток | Цепь | pKa | pKa в отдельной аминокислоте |
|---|---|---|---|
| ASP 344 | A | 9,19 | 3,8 |
| GLU 761 | B | 10,03 | 4,5 |
| HIS 90 | A | 9,87 | 6,5 |
Исследуемый белок — гомодимер (рис. 2), поэтому не вполне ясно, почему предсказания для одних и тех же аминокислот в разных цепях отличаются (иногда более, чем на единицу pH).
На рис. 3 видно, что аспартат 344 находится внутри белка в довольно гидрофобном окружении. В таком случае повышение pKa и протонировани логично: поскольку у воды гораздо больше диэлектрическая проницаемость, нахождение ионизированных остатков в воде гораздо энергетически выгоднее, чем в гидрофобном ядре. Поэтому при протонировании этого остатка, видимо, альфа-спирали вокруг этого остатка будут расходиться так, чтобы вывернуть его наружу.
На рис. 4 видна аналогичная ситуация с остатком глутамата: он находится в слабополярном ядре, и, видимо, в нативных условиях действительно протонирован.
На рис. 5. видно, что (гипотетически) протонированный остаток гистидина может быть стабилизирован электростатическими взаимодействиями с двумя остатками глутамата. Но при этом они сами в предсказании PROPKA протонированы и, следовательно, не заряжены. Видимо, ошибка алгоритма именно в этом. В таком случае, если этот остаток гистидина потеряет заряд, исчезнет связь, удерживающая две альфа-спирали (с гистидином и глутаматом), и они, возможно, разойдутся.
Задание 2. PROTOSS
На рис. 6 и 7 видно, что предсказания протонированности для исследуемых остатков аспартата и глутамата не отличаются от тех, которые сделаны при помощи PROPKA. Выводы о том, как структура могла бы измениться, тоже не меняются.
На рис. 8 мы видим, что алгоритм PROTOSS тоже предсказал, что His 90 будет протонирован, но он также предсказал, что два соседних остатка глутамата депротонированы. Это больше похоже на правду, поскольку так энергия структуры снижается из-за сближенных противоположных по знаку зарядов.
Таким образом, алгоритм PROTOSS в моем случае дал чуть лучшее предсказание.
