Совмещение структур

Для выполнения данного задания была выбрана субъединица А алкоголь дегидрогеназы (PDB ID: 1TEH).
Был произведен поиск по сходству структур в PDBeFold, который выдал 448 находок. Из этих структур были выбраны четыре, удовлетворяющие следующим требованиям: значение RSMD = 0.8-2.5, длина выравнивания превышает 50% длины белка.

В Таблице 1 представлены значения основных метрик для выбранного белка и гомологов. Я пробовал искать гомологов еще для четырех других белков. Это самое интересное, что нашлось.

Таблица 1. Показатели сходства структурных гомологов 1TEH

PDB ID	RMSD	% seq
4dlb	0.97	67
1p0c	1.17	59
1u3v	1.24	63
1hso	1.26	64

Для выбранных структур было получено множественное выравнивание с исходной структурой со следующими характеристиками:
Количество выровненных остатков: 360;
Количество элементов вторичной структуры: 28;
Общий RMSD: 1.009;
Общий Q-score: 0.8258.


Также был получен файл с совмещенными структурами и выравнивание вторичных структур:

Рисунок 1. Выравнивание вторичных структур

Совмещение структур показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Общий вид совмещения

Анализ выравнивания

Полученное по структуре множественное выравнивание было сопоставлено с выравниванием, полученным с помощью алгоритма clustalo. В целом, выравнивания оказались похожи. Было найдено несколько мест, в которых построенное по структуре выравнивание оказалось более правитльным. На рисунке 3 показаны фрагменты выравниваний, а рисунок 4 демонстрирует фрагмент структур, образованных данными аминокислотами.

Рисунок 3. Сравнение полученного по структуре выравнивания (сверху) с выравниванием, полученным с помощью алгоритма clustalo (снизу). Видно несовпадение выравниваний в столбце, в котором аланин стоит против глутаматов.

Рисунок 4. Структура несовпадающего участка. Видно, что, действительно, структурно первое выравнивание более правильное, поскольку аланин первой последовательности (1TEH) расположен напротив глутаматов остальных последовательностей. Глутамат 1TEH смещен вправо.

Общие выводы

Из рисунка 4 видно, что построенное по структуре выравнивание лучше отражает реальную картину. Раньше я всегда использовал только выравнивания последовательностей и считал, что прирост качества при использовании структур будет незначительным. Однако из рассмотренного примера понтно, что построенное по структуре выравнивание в трех местах оказалось более качественным.

Думаю, в научной работе целесообразно использовать именно такие выравнивания, если имеются соответствующие структуры, а для быстрых прикидок достаточно обычных выравниваний последовательностей.

1. PDBeFold
2. PDB: 1TEH