ЯМР расшифровки структуры белка

Для работы был выбран белок переноса липидов (lipid transfer protein). Белок представляет собой мономер, длина белковой цепи которого составляет 93 аминокислотных остатка.

РСА модель

  • PDB код: 1FK0
  • Разрешение: 1,8Å

ЯМР модель

  • PDB код: 1AFH
  • Число моделей: 15

На рисунке 1 представлены модели структур 1FK0 и 1AFH

Рисунок 1.Общий вид белка переноса липидов. Справа: структура 1FK0, слева: 15 моделей структуры 1AFH.

Из рисунка 1 видно, что модели ЯМР структуры коррелируют между собой довольно хорошо. Заметные расхождения наблюдаются в области одной из альфа-спиралей, а также небольшие расхождения имеются в области петель и на концах структуры.

На рисунке 2 представлено совмещение структуры, полученные с помощью ЯМР со структурой, полученной рентгеноструктурным анализом, построенное с помощью программы LCore со стандартными пармаетрами. Можно заметить, что те области структур, которые соответствуют вторичным структурам соотносятся весьма хорошо. Однако, области, соответствующие петлям заметно различаются.


Рисунок 2.Наложение структуры 1FKO (красный) и моделей 1AFH (синий).

Выбор водородных связей в РСА структуре 1FK0

Для анализа были выбраны 3 водородные связи (Рис. 3,4):

  • Остовная в альфа-спирали – Lys54•••Cys50. Длина – 2.9 Å.
  • В петле, выходящей на поверхность глобулы – Ser86•••Ser84. Длина – 3.1 Å.
  • Боковых цепей альфа-спирали, экспонированных к поверхности глобулы – Lys74•••Cys70. Длина – 2.7 Å.
Рисунок 3.Локализация в белке аминкислотных остатков, между которыми образованы выбранные водородные связи.

Рисунок 4. Выбранные водородные связи (слева направо): Lys54•••Cys50, Ser86•••Ser84, Lys74•••Cys70.

Анализ водородных связей в ЯМР структуре 1AFH

Рисунок 5. Расположение аминкислотных остатков, между которыми образованы выбранные водородные связи, во всех моделях ЯМР структуры 1AFH/

Выбранные водородные связи были проанализированы в ЯМР структуре. Но, как можно заметить из рисунка 6, лишь в небольшом числе ЯМР моделей образованы водородные связи между выбранными аминокислотными остатками.

Рисунок 6.Водородные связи в ЯМР моделях между выбранными остатками (слева направо): Lys54•••Cys50 (связь с длиной 2.9 Å – из РСА модели), Ser86•••Ser84 (связь с длиной 3.1 Å – из РСА модели), Lys74•••Cys70 (связь с длиной 2.7 Å С из РСА модели).


Таблица 1. Подробные сведения о проанализированных водородных связях
Расположение
 Донор Акцептор Длина (РСА)
 Количесвто моделей ЯМР,
образующих связь (и доля)
 Наименьшая длина связи
среди ЯМР моделей
 Наиболшая длина связи
среди ЯМР моделей		 Медианная длина связи
в моделях ЯМР
Остов
α-спираль
Ядро глобулы		 Lys54 Cys50 2.9 Å 3 (20%)
 2.7 Å 3.3 Å 3.0 Å
Остов
Петля
Поверхность глобулы		 Ser86 Ser84 3.1 Å 2 (13.33%)
 2.2 Å 3.4 Å 2.8 Å
Боковая цепь
α-спираль
Поверхность глобулы		 Lys74 Cys70 2.7 Å 1 (6.67%)
 2.6 Å 2.6 Å 2.6 Å

Выводы

Выбранные амиокислотный остатки образуют водородную связь в очень малой доле ЯМР моделей. Чта касается петель на поверхности белка, то их структура может значительно варьировать, поэтому остутсвтие водородных связей не вызывает сильного удивления. Отсутствие водородных связей между полярными аминокислотными остатками на поверхности глобулы тоже как-то объяснимо. Лизин может замыкать водородную связь на другие акцепторы. Однако довольно странным является то, что всего лишь 3 из 15 моделей образуют водородную связь в остове альфа-спирали. Возможно это объясняется тем, что имеено эта альфа-спираль сильно варьирует среди ЯМР моделй.