Лиганды в структуре 1W1B

Давайте для начала разберемся, что такое лиганд.

Лиганд (от лат. ligare - связывать) - атом, ион или молекула, связанные неким центором (акцептором) (Определение из Википедия©). В нашем случае "неким центором" является молекула белка pdaA, а такими лигандами являются 4 иона кадмия (рис. 1). Два из нах связанны с цепью 1 белка, а другие два - с цепью 2. Каждый кадмий взаимодействует молекулами воды (рис. 2) и гистидином (аминокислота). Диаметр цепи белка равен 4.884 нанометра(48.84 ангстрема или 0.000000004884 метра), а условная "ширина" 9.239 нанометров (92.39 ангстрема или 0.000000009239 метра) (рис. 1). Для сравнения, диаметр иона кадмия равен (ангстрема или 161*10^(-12) метра), это в ~0.017 раза меньше чем диаметр 1 цепи белка.

Почему у именно кадмий является лигандом в структуре pdaA? Если честно, не знаю, возможно он как-то влияет на ативность всего белка или же помогает как-то "подстроиться" к ацетилазе, чтобы ее устранить из полисахарида, возможно через взаимодействие с полисахаридом.

Рис. 1. Общий вид лигандов (ионов кадмия) в белке.

Рис. 2. Кадмий (желтый) взаимодействует с молекулами воды (синие) и аминокислотами - гистидинами (фиолетовыми). Атомы подписаны соответствующим образом.

Отдельное изображение взаимодействия кадмия с 3 молекулами воды (нет гистидина в данной структуре) можно посмотреть на рисунке 3, а взаимодействие с водой и гистидинами - на рисунке 4.

Рис. 3. Ион кадмия (желтый) взаимодействует с 3 молекулами воды (синие), в результате взаимодействия образуется показанная на рисунке структура. В скобках написан номер атома кадмия в pdb-файле.

Рис. 4. Кадмии (желтые), связанные с водой (синяя) и частью аминокислоты (фиолетовая) - гистидина. Изображение, позволяющее приблизится к пониманию соединения лиганда с цепью белка.

Анализ области контакта белка из структуры PDB 1W1B и лиганда CD (кадмия)

Проанализируем контакт кадмия, имеющего номер 1259, с 3 молекулами воды и 2 молекулами гистидина, с номером 124 и 128 (рис. 5 и 6).

Рис. 5. Изображение кадмия (желтый), взаимодействующего с 3 молекулами воды (синие) и 2 молекулами гистидина (124,128). Часть гистидинов, находящаяся на расстоянии меньшем или равном 4 ангстреммам от кадмия окрашена в молочный цвет (чтобы выбрать атомы, находящиеся на необходимом нам расстоянии используем команду "select within(0.4, CD)"), а часть гистидина, находящаяся на большем расстоянии окрашена в цвета, соответсвующие их природе (для этого потребовалась команда "color cpk").

С помощью программы ChemSketch была создана модель взаимодействия кадмия с номером 1259 с водой и аминокилотами. Результат можно видеть на рисунке 6. Другие кадмии-лиганды в белке реагируют с водой и гистидином аналогично, правда, количество воды и аминокислот различное в каждом отдельном случае: кадмий 1260 взаимодействует только с одним гистидином 127, кадмий с таким же номером, но находящийся в 1 цепи взаимодействует еще и с двумя молекулами воды (вода, получается, не играет в данной структуре очень большого значения, скорее всего связь с ней обрязовалась в процессе кристализации белка), кадмий 1259 в цепи 1 соединене с таким же количеством воды и аминокислотных остатков, что и такой же кадмий в цепи 2.

Рис. 6. Изображение соединения кадмия (в центре) с молекулами воды (слева) и молекулами гистедина: справа сверху изображена молекула гистидина 128, а справа внизу - гистидина 124.

Чтобы самостоятельно создать данные картинки в Jmol Вы можете воспользоваться приложенным скриптом: скрипт для создания картинок