Визуализация электронной плотности белка

Информация о белке

Для выполнения работы был выбран белок бета-лактамаза BEL-1.

Основная информация:

• PDB ID: 5EOO
• Белок для кристаллизации был выделен из Pseudomonas aeruginosa
• Разрешение 1.48 ангстрема.
• Катализирует реакцию "A beta-lactam + H(2)O = a substituted beta-amino acid"

Дополнительная информация:

• Белок для кристаллизации был выделен учеными Pozzi C, De Luca F, Benvenuti M, Poirel L, Nordmann P, Rossolini GM, Mangani S, Docquier JD.
• Публикация о результатах расшифровки PMID: 27671060
• Предполагаемый вес: 28 KDa
• Структура была опубликована в 21 сентября 2016 года.

При расчете электронной плотности вокруг остова молекулы можно использовать разные уровни подрезки.
Уровень подрезки

Z = (R – M)/σ

— отклонение электронной плотности в точке R от среднего значения электронной плотности по ячейке M, выраженное в стандартных отклонениях от среднего значения σ. Использовались уровни подрезки 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5. То есть, с увеличением уровня подрезки стандартное отклонение должно уменьшаться.

Таблица 1. Результаты сравнения наложения электронной плотности на структуру белка с использованием разных уровней подрезки 0.5 1 1.5 2 2.5

Можно заметить, что при увеличении уровня подрезки электронная плотность группируется около остова молекулы, а при высоких значениях подрезки отдельные группы атомов оказываются обнажены.

Для более детальной оценки качества модели было произведено изучение электронной плотности вокруг трех остатков аминокислот.

Таблица 2. Результаты сравнения наложения электронной плотности на остов остатков аминокислот с использованием разных уровней подрезки Phe 0.5 1 1.5 2 2.5 Lys 0.5 1 1.5 2 2.5 Ala 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

Из изображений остатков и электронных плотностей видно, что среза по уровню 2 было достаточно в случае разреженной области структуры и недостаточно для информативной визуализации в более плотных областях. Думаю, подрезку нужно проводить на уровне 2.5-3. Тогда плотность еще будет информативной для разреженных регионов и будет оптимальной для "вписывания" белковой молекулы.

Заключение о качестве модели

В целом, центры атомов почти всегда вписываются в электронную плотность. Были найдены проблемные участки на границах плотности, но в остальных областях структура и электронная плотность совпала практически полностью. Расположенные вглубине остатки аминокислот сохраняют электронную плотность даже при высоких уровнях подрезки.
Основываясь на анализе сопоставления на различных уровнях подрезки, можно сделать вывод о хорошем уровне качества данной модели.

1. PDB
2. RCSB