Электронная плотность

Общая информация о белке

Для работы была выбрана структура бактериальной фотолиазы, выделенной из Agrobacterium fabrum (PDB ID: 4U63, разрешение: 1.67Å), которая была выдана для работы в первом семестре. Это один из ферментов репарации ДНК, активация которого происходит под действием видимого света. ДНК-фотолиаза удаляет фотопродукты и пиримидин-пиримидиновые димеры, образующиеся в молекуле ДНК под действием коротковолнового УФ-излучения. Процесс, в котором участвует фермент, называется фотореактивацией. Такие фотореактивирующие ферменты имеются у бактерий и низших эукариотических организмов, но в клетках млекопитающих они не обнаружены:


Перед началом работы было проверено, что выбранная структура удовлетворяет следующим трем требованиям:

1) Со страницы структуры доступен для скачивания файл с электронной плотностью и файл с экспериментальными данными РСА;

2) При запуске PDBeFold> в таблице находок есть подходящие структуры белков, которые сходны с выбранным: в таблице с находками есть 5 или более разных белков с 0.8 Å ≤ RMSD ≤ 3.0 Å и 247 ≤ Nalgn ≤ 445 (от 50% до 90% числа аминокислот выбранного белка);

3) Доступен текст статьи, опубликованной по результатам расшифровки.

Отчет о качестве структуры: скачать.

Электронная плотность вокруг остова

Для визуализации структуры и электронной плотности была использована программа для визуализации биомолекул PyMol. На рисунке ниже показана электронная плотность вокруг остова полипептидной цепи (боковые цепи спрятаны) с разными уровнями подрезки. Уровень подрезки Z = (R – M)/σ — отклонение электронной плотности в данной точке R от среднего значения электронной плотности по ячейке M, выраженное в стандартных отклонениях от среднего значения σ. Приведены изображения с уровнями подрезки 3σ, 4σ и 5σ соответственно.







Полученные изображения показывают, что с увеличением уровня подрезки электронная плотность все больше концентрируется вблизи остова и постепенно часть атомов выходит за пределы ее поверхности.

Электронная плотность вокруг аминокислотных остатков

Для сравнения далее была рассмотрена электронная плотность вокруг трех разных аминокислотных остатков с тремя уровнями подрезки у каждого.

Глутамин с уровнями подрезки 2σ, 2.5σ и 3σ соответственно




Лизин с уровнями подрезки 1.5σ, 2σ и 2.5σ соответственно




Пролин с уровнями подрезки 1.5σ, 2.5σ и 3σ соответственно


Из рассмотренных примеров видно, что положение боковых цепей является еще менее достоверным, чем остовы экпонированных петель, о которых говорилось выше. При этом на высоких уровнях подрезки электронная плотность лучше сохраняется на ароматических кольцах триптофана и тирозина, чем на боковой цепи аргинина. Это можно объяснить распределением электронов в аминокислотах: двух неспаренных электронов в атомах азота, делокализованной природой ароматических систем и т. д.