Разметка вторичной структуры

Задание 1

Было дано 10 PDB_ID, которые нужно было выровнять друг на друга и выяснить, имеют ли эти структуры одинаковую третичную структуру/укладку, а также найти сходства и различия.

При наложении 10 моделей друг на друга было обнаружено, что они образуют более-менее одну схожую третичную структуру. В целом, отдалённо она напоминает какое-то гнездо, больше даже похожее на дроздовое. В центре можно видеть что-то на подобие округлой "ямы" со стенами из петель и бета-листов, дно которой закрывается пучком альфа-спиралей. Тем не менее структуры всё же иделально друг на друга не накладываются: в той же яме может казаться, что её стены по кругу образованы бета-тяжами, однако это не так - у одних структур часть стены сформирована 2-3 бета-тяжами с одной стороны, а петлями - с другой, у следующей структуры наоборот и т.д. Также не все альфа-спирали друг на друга накладываются, например можно отчётливо видеть как выделяется из остальных отдельно стоящая синяя спираль; также дно "ямы" у одних структур преимущественно образовано альфа-спиралями, а у других - преимущественно петлями, хотя местами спирали всё равно присутствуют.

Рис. 1. Результат наложения друг на друга 10 структур

Задание 2

В данном задании нужно было выбрать пару структур и изучить различия в их разметке вторичной структуры.

Для срвынения были взяты структуры 3u48B01 (зелёная) и 3zyzA01 (оранжевая). У данных структур в одном месте было несоответствие в длине бета-тяжей - или синяя короче зелёной, или наоборот, синяя длиннее зелёной. Если рассмотерть подробнее, то можно увидеть, что в зелёной структуре, где в данной области бета-тяжи изображены практически одинаковой длины, кислороды одного остова прямо смотрят на азоты противоположного остова, создавая вполне благоприятные условия для формирования водородных связей.

Рис. 2. Бета-тяжи в структуре 3u48B01

Если же подробнее рассмотреть данную область в другой структуре, где один бета-тяж длиннее другого, то можно заметить, что несмотря на некотурую "подкрученность" данных тяжей, с левой стороны, где в верхней цепи отсутствует разметка бета-тяжа, вполне возможно образование водородной связи, поэтому мне кажется, что в данном месте отображение вторичной структуры не совсем корректное.

Рис. 2. Бета-тяжи в структуре 3zyzA01

Задание 3

В данном задании для каждой из 10 структур нужно было сгенерировать разметку вторичной структуры с помощью dssp и рассчитать склонность каждой аминокислоты образовывать тот или иной тип вторичной структуры.

С этой целью необходимые данные из результата работы mkdssp были объеденены в один файл (по всем десяти структурам) и далее был произведён подсчёт для каждого остатка его склонности образовывать тот или иной тип вторичной структуры по формуле P_ik = (n_ik/n_i) / (N_k/N), где P_ik - это склонность аминокислотного остатка i образовывать тип вторичной структуры j, n_ik - это количество остатков i в датасете, образующих тип вторичной структуры j, n_i - это общее количество остатков i в датасете, N_k - это общее количество остатков, образующих тип вторичной структуры j во всем датасете а N - это общее количество остатков в датасете. Результаты были занесены в следующую таблицу:

Таблица со склонностями остатков образовывать тот или иной тип вторичной структуры

В данном случае обозначение "Н" соответствует альфа-спирали, "E" - бета-листу, "С" - петле. Из данной таблицы можно заметить, что среди рассмотренного набора белков наибольшую склонность образовывать альфа-спираль имеет аланин - у него значение составляет 1.534205. Бета-лист больше всего любит образовывать цистеин, у него значение составляет 3.191651. Петли же больше всего склонен образовывать глицин, у него значение составляет 1.445869.

© Иззи Антон,2020