3.1.1 Ковалентные связи

Дисульфидная связь — ковалентная связь между двумя атомами серы(S-S), входящими в состав цистеина. Дисульфидные мостики в белках образуются между тиольными группами (-SH) остатков цистеина в результате окислительного сворачивания. Угол между плоскостями, в которых лежат оба атома серы составляет примерно 90°. Другая серосодержащая аминокислота, метионин не может образовывать дисульфидные связи. В белке ABCB10 было найдено 3 молекулы цистеина, которые не образуют дисульфидные мостики, так как находятся на большом расстоянии друг от друга.

Команда "rectrict Cys" позволила нам убедиться в отсутствии данного типа связей.

Пептидная связь — связь, соединяющая аминокислоты в белке. Сопряжение связи C-N с карбонильной группой C=O делает пептидную связь на 10% короче, чем она должна быть. Связь приобретает характер двойной, возникают резонансные структуры. Так как вращение затруднено, возникает 2 изомера – цис- и транс-пептидная связь. Цис конформация энергетически невыгодна, поэтому почти все пептидные группы в белках находятся в транс конформации.^[2] В белке ABCB10 были измерены пептидные связи, средняя длина которых составляет 1.35 Å.

Результаты измерений представлены в следующей таблице:

3.1.2 Водородные связи

Водородная связь — тип взаимодействия электростатической и частично ковалентной природы. Связь формируется при наличии атома электроатрицательного элемента и связанного с другим электроотрицательным элементом атома водорода, находящимися на достаточно близком расстоянии. Результатры измерений представлены в таблице:

3.1.3 Солевые мостики

Иогенные группы (остатки глутаминовой, аспарагиновой кислот; гистидина, лизина и аргинина) участвуют в ионных взаимодействиях, образуя так называемые солевые мостики. Во взаимодействиях участвуют отрицательно заряженные карбоксильные группы радикалов "Asp" и "Glu" кислот и положительно заряженные группы радикалов "Lys","Arg" или "His" кислот. Эти взаимодействия возможны как внутри белка, так и с другими молекулами.

Для поиска солевых мостиков есть несколько подходов. Можно искать их вручную, для этого необходимо выделить полярные остатки аминокислот и раскрасить их в соответствии с зарядом. А далее визуально искать те аминокислотные остатки, что скорее всего образуют ионную связь. Можно приметь другой подход и воспользоваться калькулятором белковых взаимодействий, в частности ионных.

Мы в работе применяли оба подхода, но для верности решили остановится на втором, для чего использовали PIC: Protein Interactions Calculator. Согласно машинным манипуляциям, всего в белке насчитывается 25 солевых мостиков.

Два из них были рассмотрены более подробно: один между [GLU]356 и [ARG]357, второй между [LYS]650 и [ASP]593, результат представлен на Изображении 2 и Изображении 3 соответственно.

3.1.4 Гидрофобные взаимодействия

Стекинг-взаимодействия

Стекинг-взаимодействия - это нековалентные взаимодействия между органическими соединениями, содержащими ароматические системы. Наиболее широко они распространены в ДНК, где они повышают стабильность молекулярной структуры, однако в белках также встречаются.

В белках этот эффект могут давать ароматические аминокислоты - Phe, Tyr, Trp. Так называемый T-стекинг характеризуется следующей картиной: атомы водорода с частичным положительным зарядом одной ароматической системы направлены к центру другой ароматической системы перпендикулярно плоскости последней^[3].

Поиск стэкинг-взаимодействия в белке осуществлялся с помощью Protein Interactions Calculator^[4]. Output калькулятора:

Графические изображения некоторых из найденных взаимодействий представлены на рисунках. Из анализа величины углов между аминокислотными остатками можно предположить, что это T-стэкинг (угол ≈90°).