Гидрофобные кластеры

Для поиска гидрофобных кластеров использовался сервис CluD.

Сначала для анализа был взят белок, который используется во всех практикумах этого семестра — высокостабильная глицерол киназа 2ZF5. Однако для него ничего интересного не нашлось, а найденные кластеры не очень очевидно разбивались по цепям. Один из кластеров, образованных атомами обеих цепей, находился между двумя альфа-спиралями (рис. можно посмотреть здесь).
Рис.1. Два кластера между цепями (слева) и самый крупный из найденных в кластеров (справа)
Поэтому далее я решила забыть про глицерол киназу и посмотреть на что-то поинтереснее. Выбор пал на динеин — известный моторный белок, транспортирующий груз по микротрубочкам клетки. Весь белок состоит из одной очень длинной цепи, образующей несколько доменов. На конце длинного хвоста находится домен, связывающий микротрубочки. Для переноса груза необходимо обычно объединение двух или трех белков и связывание 4 молекул АТР (1).
Для анализа я выбрала наиболее полную структуру 3vkh, содержащую две молекулы динеина, названные цепями А и В. Со стандартными настройками было найдено 172 кластера. Так как при работе с JMol я испытывала жжение в глазах и интенсивное слезоотделение, на коленке был создан скрипт для перевода файла с найденными кластерами в файл с командами для PyMol'a, который доступен по ссылке. Таким образом были получены изображения на рис.2 (на них уже можно смотреть, не испытывая физической боли). Цепи А и В покрашены в разные цвета.


Рис.2. Общий вид димера динеина (слева) и несколько найденных в нем гидрофобных кластеров (справа)
На рис.2 я показала только некоторые кластеры (всего было найдено 11 кластеров с минимальным размером 50 атомов), которые хорошо согласуются с доменной структурой. Видно, что домен, связывающий микротрубочки, практически целиком входит в один из кластеров (обозначен темно-красным). Также видны кластеры в местах с coiled coil.

После этого стало интересно, насколько молекулы динеина в составе димера удерживаются гидрофобными взаимодействиями. Для этого был произведен поиск кластеров между двумя цепями. Всего было найдено 8 кластеров, но самыми значимыми оказались два кластера, включающие 15 и 14 атомов. Они и показаны на рис. 3. В целом, мне кажется, что этого должно быть недостаточно для формирования димера и его стабильного существования, так что молекулы динеина в составе димера наверняка удерживаются другими типами взаимодействий.


Рис.3. Гидрофобные взаимодействия между молекулами в составе димера динеина
Однако на этом дело не закончилось. Читая небольшую статью про динеин на сайте RCSB PDB (1), я заинтересовалась структурой, включающей два мономера тубулина и часть динеина (PDB ID: 3j1t) и решила посмотреть, как много гидрофобных кластеров найдется между тубулином и динеином в этой структуре. Оказалось, что ситуация мало отличается от ситуации с димером динеина: было обнаружено всего по два кластера на цепь тубулина, которые покрашены в один цвет в зависимости от цепи на рис. 4. Динеин окрашен в бирюзовый, а тубулин — в фиолетовый.


Рис.4. Общий вид рассматриваемой структуры (слева) и найденные гидрофобные взаимодействия между тубулином и связывающим микротрубочки доменом динеина (справа)
Судя по тому, что мне удалось найти в литературе, это не удивительно, так как связывание микротрубочки доменом динеина обусловлено водородными связями и солевыми мостиками. Модель взаимодействия показана на рис.5, подробности см. в (2).


Рис.5. Модель взаимодействия связывающего микротрубочки домена динеина и тубулина микротрубочки

Ссылки

[1] Molecule of the Month: Dynein // RCSB PDB
[2] Redwine WB, Hernandez-Lopez R, Zou S, Huang J, Reck-Peterson SL, Leschziner AE. Structural basis for microtubule binding and release by dynein. Science. 2012;337(6101):1532-1536.