Для выполнения данного практикума я выбрала Helices, было дано 3 последовательности (приведены первые 38 позиций): seqA:
AELTPEVLTVPLNSEGKTITLTEKQYLEGKRLFQYACA
seqB:
AELTPEVLTVPLNSEGKTITLTEKQYLPPPPLFQYACA
seqC:
AELTPEVLTVPLNSEGKTITLTPPPPPPPPPPPPPPCA
Эти последовательности различаются тем, что от A к С увеличивается количество пролинов в области 23-37 позиций. Пролины должны довольно
сильно повлиять на структуру. Посмотрим, как их предскажет alphafold.
Предсказание A
Я загрузила последовательность в ColabFold и подождала немного, пока alphafold делал предсказание структуры. В результате получилось
5 структур с разным рангом. Они практически полностью предсказаны хорошо, кроме концов цепи. На рис.1 показана модель ранга 1.
На рис.2 показано покрытие, которое хорошее.
Рис.1. seqA. rank 1 .
Рис.2. Покрытие для seqA .
Область, в которой появятся пролины предсказана хорошо. По аналогии
со сходимостью моделей в ЯМР тут тоже можно
сказать, что сходимость очень хорошая, кроме N-, C-концов, причем С-конец похуже даже.
На рис.3 показано выравнивание 5 моделей (1 - синий, 5 - персиковый). Видно, что на С-конце, где вероятность ошибки предсказания выше,
сходимость 4 моделей очень даже хорошая.
На рис. 4 голубым выделена альфа спираль, которая соответсвует позициям, по которым seqA отличается от seqB и seqC.
Понятно, что если заменить аминокислоты в спирали на пролины, это приведет к тому, что альфа-спираль просто не сможет образовываться в
силу того, что у пролинов ограничен угол поворота атомов в остове. А разрушение спирали может существенно отразиться на структуре всего белка.
Рис.3 Выравнивание моделей seqA
Рис.4 модель 5 ранга 1, зеленым выделены позиции 23-37
Предсказание B
Я провела предсказание структуры также и для seqB. Сходимость получившихся 5 моделей оказалась тоже плохой на концах,
а, кроме того, в том участке, где появились замены на пролины, появились расхождения в моделях. В основном, alphafold предсказал, что
альфа спираль в этом месте нарушается (рис.7), хотя для модели с рангом 3 она вроде как есть (рис.9). Если присмотреться на рис. 9 видно, что P-28 и P-31
не могут образовывать водородные связи для поддержания спирали, но остов в этом месте сохраняет спиральное положение.
Рис.5 предсказание структуры seqB, ранг1, модель 2. Окрашивание слева- от N-конца, справа - pLDDT
Рис.6 Выравнивание структур seqB, темно синяя - модель 1 ранга.
Рис.7 модель 1 ранга, альфа спираль в которой произошли изменения выделена зеленым.
Рис.8 модель ранга 3, seqB
Рис.9 модель 3 ранга, выделен участок с пролинами
В данном случае, хотя 4 из 5 моделей и говорят об отсутсвии спирали, между собой эти модели не очень сходятся,
поэтому положение остатков в этих позициях предсказано плохо, и нельзя доверять какой-то из моделей.
Предсказание C
Посмотрим теперь на предсказание структуры seqC. Как и стоило ожидать, большое количество пролинов разрушило спираль полностью. Качество
предсказания интересующего нас участка, конечно, не ужасное, но не самое лучшее. Общая идея во всех моделях одинаковая - вместо спирали
теперь петля, которая немножко закручивается, но точное положение некоторых остатков в петле предсказалось плохо (рис. 11,12). Хотя остальная часть структуры
имеет по прежнему очень хорошую сходимость, и выпетливание пролинов не повлияло на положение всего белка, но, т.к. это была большая спираль
на поверхности, она , наверно, имела какое-то функциональное значение, которое могло быть полностью потеряно.
Рис.10 seqC, модель 1 ранга с окрашиванием по pLDDT
Рис.11 Выравнивание моделей seqC
Хотя такое расположение петли с пролинами имеет достаточно хорошую сходимость, а пролины сами по себе жоские,
именно такое положение мало чем обуславливается, если смотреть на взаимодействие с другими частями белка. В пролиновой петле нет никаких водородных
связей между остатками, т.е. взаимодейсвтие может происходить только с водой вокруг, которой тут должно быть очень много, т.к. петля отходит
перпендикулярно поверхности белка в среду. Мне кажется, такое положение не очень энергетически выгодно.
Рис.12 Пролиновая петля, бывшая спираль.
Рис.13 Пролиновая петля, бывшая спираль, из модели 1 ранга.
В заключение, посмотрим на выравнивание моделей ранга 1 seqA (син.), seqB (зел.), seqC (оранж.) на рис. 14. Можно заметить,
что плохо выровнены только участки, на которых происходят замены. Остальная струтура остается практически одинаковой. Мне кажется,
это говорит о хорошем предсказании структуры seqA и незатронутых пролиновыми заменами участков seqB и seqC. Альфафолд показал то,
что можно было бы ожидать, это плюс. А вот делать какие-то
определенные выводы по описанному выше участку, мне кажется, не стоит. Наверно, можно отталкиваться от структуры, предсказанной
альфафолдом, и искать больше данных, которые бы опровергли или подтвердили это предсказание.
