Взаимодействия боковых цепей

Для нахождения солевых мостиков я сделала скрипт, отбирающий положительно заряженные атомы боковых цепей, находящиеся на расстоянии не более 3.5 Å от отрицательно заряженных. Скрипт приведен ниже.

load "\3DPM.pdb"
define hbn asp.od1, asp.od2, glu.oe1, glu.oe2
define hbp arg.ne, arg.nh1, arg.nh2, lys.nz
cartoons off
cpk off
define salt ((within (3.5, hbn)) and hbp)
define salt1 ((within (3.5, hbp)) and hbn)
select salt or salt1
cpk
color cpk
select not (salt or salt1)
color translucent 0.8
zoom 50
		

На рисунке 1 показан результат действия скрипта:

Рис.1 Атомы боковых цепей, потенциально участвующие в образовании солевых мостиков. Синим покрашены положительно заряженные атомы азота, красным - отрицательно заряженные атомы кислорода.

Не все выявленные скриптом атомы участвуют в солевых мостиках. Многие выделенные атомы находятся по-соседству в основной цепи, тогда как солевой мостик соединяет две удаленные области белка. Чтобы было проще разобраться, я воспользовалась сервисом Protein Interactions calculator. В нем можно рассчитать взаимодействия в молекуле белка из pdb-файла, в том числе ионные. Получилась таблица:

Ionic Interactions within 3.5 Angstroms

Position     Residue     Chain     Position        Residue     Chain

53	LYS	B	406	GLU	B
57	LYS	A	61	GLU	A
57	LYS	B	61	GLU	B
60	LYS	A	558	GLU	A
60	LYS	B	558	GLU	B
124	LYS	A	175	GLU	A
127	ASP	A	129	ARG	A
127	ASP	B	129	ARG	B
129	ARG	B	147	GLU	B
143	ARG	B	146	ASP	B
146	ASP	B	204	ARG	B
147	GLU	B	203	ARG	B
317	ASP	A	323	HIS	A
329	ARG	A	369	ASP	A
329	ARG	B	369	ASP	B
394	GLU	B	476	LYS	B
509	LYS	B	563	GLU	B
510	ASP	A	551	ARG	A
510	ASP	A	553	HIS	A
510	ASP	B	551	ARG	B
551	ARG	B	563	GLU	B
		

Взаимодействия, при которых атомы достаточно удалены:

Position     Residue     Chain     Position        Residue     Chain

53	LYS	B	406	GLU	B
60	LYS	A	558	GLU	A
60	LYS	B	558	GLU	B
124	LYS	A	175	GLU	A
129	ARG	B	147	GLU	B
146	ASP	B	204	ARG	B
147	GLU	B	203	ARG	B
329	ARG	A	369	ASP	A
329	ARG	B	369	ASP	B
394	GLU	B	476	LYS	B
509	LYS	B	563	GLU	B
510	ASP	A	551	ARG	A
510	ASP	A	553	HIS	A
510	ASP	B	551	ARG	B
		

Выберем одну из этих связей, например лизин 124 и глутаминовая кислота 175 на цепи B. Приближенное изображение представлено на рисунке 2.

Рис.2 Один из солевых мостиков, учавствующих в поддержании структуры CPAF. Связь происходит между молекулой глутаминовой кислоты и лизина. Посчитаны расстояния между положительно заряженным атомом азота в лизине и двумя отрицательно заряженными атомами кислорода в глутаминовой кислоте. Видно, что одна связь короче и близка к установленному при поиске порогу (0.35 нм).

Для обнаружения водородных связей в боковых группах была применена команда set hbondsRASMOL FALSE, а затем - calculate hbonds. В таком случае вычисляются водородные связи и между атомами остова, и между атомами боковых групп. Одна из водородных связей, между тирозином 218 и глутаминовой кислотой 114, приведена на рисунке 3.

Рис.3 Рис.3 Водородная связь между водородом OH-группы Tyr218 и кислородом Glu114 цепи B. Связь показана розовым.

К сожалению, в данном белке не было дисульфидных связей. В базе PDB я нашла другой белок, принадлежащий этой же бактерии - Асимметричную Ap4A-гидролазу nudH (идентификатор 4ILQ).

Рис.3 Изображение белка nudH. Атомы серы показаны желтыми шариками. Один из атомов входит в состав группы SO₄, остальные - в состав цистеина, 2 из них образуют мостик.

Рис.5 Дисульфидный мостик в молекуле белка nudH. Выделены атомы серы и подписано расстояние между атомами и двугранный угол при дисульфидной связи

На рисунке 5 приведены изображения гидрофобных атомов в CPAF. Слева гидрофильные атомы изображены в модели spacefill, чтобы нагляднее показать соотношение гидрофильных и гидрофобных частей молекулы, справа в spacefill оставлены только гидрофобные атомы.

Гидрофобные атомы были определены в Jmol по вывешенному на kodomo скрипту (раздел "HYDROPHOBIC, PROTEIN"). Следуя скрипту, мы можем считать гидрофобными все S и C, не соединенные непосредственно с полярными атомами. Такие встречаются во всех аминокислотах, кроме глицина и серина.

Гидрофобные атомы составляют меньшую часть молекулы (2458 против 5762), распологаются в основном в глубине структуры, хотя часто выходят на поверхность.

Рис.5 Гидрофобные атомы в белке CPAF. Гидрофобные атомы в модели spacefill изображены зеленым, гидрофильные покрашены соответственно элементам (цвета cpk). Слева гидрофильные в модели spacefill, справа - в модели wireframe.