Сравнение методов ЯМР и РСА

Рис. 1. Совмещение структур циклофилина А,
полученных ЯМР (жёлтые) и РСА (синяя).

В качестве примера был рассмотрен белок циклофилин А из бактерии Escherichia coli - цитозольная пептидилпролил изомераза. Для этого белка в PDB содержатся структуры, полученные и ЯМР (PDB код 1OCA, число моделей - 20), и РСА (PDB код 1W8L, разрешение 1.8 Å). Структуры достаточно похожи (см. рис. 1)

Для сравнения структур были выбраны три водородных связи в разных областях белка:

  1. между карбоксильным кислородом Asn35 и аминогруппой Leu39 внутри α-спирали (см. рис. 2)
  2. между азотом боковой цепи His92 и кислородом боковой цепи Ser99 в ядре белка (см. рис. 3)
  3. между кислородом боковой цепи Gln163 и аминогруппой боковой цепи Arg37 на поверхности белка (см. рис. 4)

Для каждого из трёх случаев в структуре РСА и во всех моделях структуры ЯМР были измерены расстояния между атомами. Наличие водородной связи между двумя атомами в модели принималось при расстоянии не больше 3.5 Å. По этому правилу был подсчитан процент встречаемости каждой из водородных связей в моделях ЯМР. Эти значения приведены в таблице 1 наряду с минимальным, максимальным и медианным расстояниями между атомами.

Рис. 2. Водородная связь между атомами О и N остатков Asn35 и Leu39. Рис. 3. Водородная связь между атомами NE2 и OG остатков His92 и Ser99. Рис. 4. Водородная связь между атомами ОE1 и NH1 остатков Gln163 и Arg37.

Таблица 1.

Связь Положение Расстояние между атомами (Å) Встречаемость в моделях ЯМР (%)
РСА ЯМР
минимум медиана максимум
Asn35:O и Leu39:N остов белка в α-спирали 3.0 2.9 3.3 3.5 100
His92:NE2 и Ser99:OG боковые радикалы в ядре белка 3.0 2.7 2.8 3.5 100
Gln163:ОE1 и Arg37:NH1 боковые радикалы на поверхности белка 3.0 2.7 4.9 6.4 30

Выводы. Хотя внешне структуры, полученные ЯМР и РСА, выглядят похожими, в растворе белок более подвижен и расстояния между некоторыми остатками могут отличаться. Внутри элемента вторичной структуры, в частности α-спирали, наблюдается относительная стабильность. То же относится и к боковым радикалам аминокислотных остатков внутри ядра белка. Поверхностные петли наименее стабильны.