PDB-файл для белка ribonuclease J (PDB код: 3zq4): pdb3zq4.ent
Кристаллографические характеристики из записи PDB (поле CRYST1):
CRYST1 177.823 209.430 74.106 90.00 90.00 90.00 P 21 21 2 16
Длины направляющих векторов ячейки - (177.823, 209.430 и 74.106). Углы между направляющими векторами ячейки - (90.00, 90.00 и 90.00) - ортогональная система координат. Кристаллографическая группа - P 21 21 2. Число молекул в ячейке - 16.
Изображение части кристалла — содержимого ячейки из PDB файла и ряда соседних ячеек - представлены на Рис. 1 - 4. Для восстановления соседних образов ассиметрической единицы в PyMOL служит команда symexp. Например, чтобы отобразить для объекта 3zq4 все образы, находящиеся не далее чем на 3 Å от белка, можно выполнить команду:
symexp sym, 3zq4, 3zq4, 3
Рис. 1. Структура кристалла RNase J1 (построена функцией symexp с отображением соседних структур на расстоянии 3 Å). Цветом выделена одна асимметрическая единица.
Рис. 2. Структура кристалла RNase J1 (построена функцией symexp с отображением соседних структур на расстоянии 5 Å). Цветом выделена одна асимметрическая единица.
Рис. 3. Структура кристалла RNase J1 в разных проекциях (построена функцией symexp с отображением соседних структур на расстоянии 5 Å). Цветом выделена одна асимметрическая единица и изображены границы элементарной ячейки.
Взаимодействия между разными асимметрическими единицами или между белками из разных элементарных ячеек не будут отражать естественные контакты при образовании биологически активной единицы. На Рис. 4 - 5 изображены водородные связи между белками из соседних ячеек. Таких связей очень мало. Сама ассиметрическая ячейка состоит из 4х мономеров и является гомотетромером.
Рис. 4. Структура кристалла RNase J1 (построена функцией symexp с отображением соседних структур на расстоянии 2 Å). Цветом выделена одна асимметрическая единица.
Рис. 5. Полярные контакты между белками из соседних ячеек. Разные субъединицы отмечены зеленым и розовым цветом. Аминокислотные остатки, участвующие в образовании водородных связей, выделены и покрашены по стандартной цветовой схеме PyMol по типу атома (C - серый, N - синий, O - красный). Водородные связи (построены с порогом по длине связи не более 3.5 Å) отмечены белыми пунктирными линиями. Молекулы воды показаны желтыми шариками. Cтранное расположение белковых цепей в структуре ДНК-белкового комплекса
На Рис. 4 предстален ДНК-белковый комплекс (PDB код: 1mnm). Очень странно выглядит аминокислотная цепь, расположенная слева от ДНК. Она отделена от молекулы белка, связанного с ДНК, и имеет у бета-слоя только одну цепь. Но если изобразить соседние молекулы в ячейке кристалла (Рис. 6 - 8), то становится видно, что бета-слой образуется за счет контакта между двумя субъединицами белка, а те субъединицы белка, которые не связаны с ДНК исходной ячейки, связываются с ДНК из соседней ячейки.
Рис. 6. Структура ДНК-белкового комплекса (PDB код: 1mnm).
Рис. 7. Структура ДНК-белкового комплекса (PDB код: 1mnm) и соседние асимметрические ячейки в кристалле. ДНК-белковый комплекс соседней ассиметрической ячейки изображен серымм цветом.
Рис. 8. Структура ДНК-белкового комплекса (PDB код: 1mnm) и соседние асимметрические ячейки в кристалле. ДНК-белковый комплекс соседней ассиметрической ячейки изображен серымм цветом. Приближен интересующий бета-слой.
Примеры PDB файлов, асимметрическая единицы которых не совпадает с биологической единицей.Для поиска примеров PDB файлов, асимметрическая единицы которых не совпадает с биологической единицей, можно воспользоваться advanced search в PDB по полям number of chains (asymm. unit) и number of chains (Biol. assembly), которые должны различаться.
Белок holo-(acyl carrier protein) synthase (ACPS) (PDB код: 5vcb) имеет 5 биологических единиц в составе одной ассиметрической единицей (Рис. 9).
Рис. 9. Структура ассиметрической единицы (PDB код: 5vcb). Цветом выделена одна биологическая единица.
В качетве примера случая, когда ассиметрическая единица содержит больше цепей, чем биологическая сборка, приведена структура 5UUI — белок Spin-Labeled T77C TNFa (Рис. 10). Такое являение может возникать, если биологическая единица является гомополимером и состоит из 2 и более одинаковых субъединиц.
Рис. 10. Структура биологической единицы (PDB код: 5uui). Цветом выделена одна ассиметрическая единица.
Команды в PyMol:
fetch 3zq4
load 3zq4.ccp4, 3zq4_map
isomesh full_protein, 3zq4_map, 1, 3zq4, carve = 2
symexp sym, 3zq4, 3zq4, 5
color gray, sym*
delete sym*
ray
png 3zq4.png
show sticks, byres (sym* and (3zq4 around 3.5))
select Sym_res, byres (sym* within 3.5 of 3zq4)
select 3zq4_res, byres (3zq4 within 3.5 of sym*)
distance hbonds, 3zq4_res, Sym_res, 3.5, mode = 2