Восстановление кристалла из PDB файла

Кристаллографические характеристики

Информация из записи PDB (поле CRYST1).

CRYST1  123.997  123.997   91.713  90.00  90.00  90.00 P 4          16  
        

Длины направляющих векторов кристалла:

• a = 123.997
• b = 123.997
• c = 91.713

• α = 90.00
• β = 90.00
• γ = 90.00

Взаимодействия с белками из соседних ячеек

Белок рекомбиназа DMC1 Homo sapiens (идентификатор PDB 4hyy) представляет собой гомооктамер. (работа предыдущего семестра) На рисунке 1 показаны соседние ячейки в разных плоскостях. Часть молекул для наглядности удалены. Для отображения молекул белка из соседних ячеек использовалась команда symexp в PyMol:

symexp sym, 4hyy_0001, 4hyy_*, 60

Рис. 1. Биологическая единица рекомбиназы человека DMC1, идентификатор PDB 4hyy

Анализ внутрикристаллических контактов

Возьмем одну субъединицу 4hyy_0001 и покажем ближайшие к ней молекулы (рис. 2А). У каждой молекулы в составе октамера наблюдается только по одному контакту с молекулой из соседнего октамера. Субъединица 4hyy_0001 контактирует с субъединицей sym0200-100. Водородные связи в месте контакта показаны на рис. 2Б. Две связи из десяти образованы молекулами воды. Так как количество и область контактов между соседними октамерами довольно малы, то понятно, что такие контакты между октамерами существуют только в кристалле.

Рис. 2. Одна цепь рекомбиназы человека DMC1 в составе биологической единицы: общий вид (А) и водородные связи с соседней молекулой в кристалле (Б).

Структура ДНК-белкового комплекса 3HDD

Модель 3HDD описывает структуру комплекса гомеодомена D. melanogaster с ДНК. На первый взгляд кажется странным "крайнее" положение цепи B белка относительно ДНК (рис. 3). Однако после восстановления соседних ячеек становится ясно, что контакт цепи B продолжается дальше по цепочке ДНК в соседних ячейках (рис. 4). Белок не "свисает в никуда", а образует водородные связи сразу с обеими молекулами ДНК.

Рис. 3. Одна цепь структуры 3HDD

Однако после восстановления соседних ячеек становится ясно, что контакт цепи B продолжается дальше по цепочке ДНК в соседних ячейках (рис. 4). Белок не "свисает в никуда", а образует водородные связи сразу с обеими молекулами ДНК, которые связаны друг с другом своими липкими концами.

Рис. 4. Две цепи структуры 3HDD

Связь asymmetric unit и biological assembly

Асимметрическая единица (asymmetric unit) - это минимальная структура, которой можно воссоздать весь кристалл с помощью операций симметрии: трансляций и поворотов (рис. 5). Биологическая единица - это предполагаемая функциональная молекула. Асимметрическая единица может содержать:

• одну биологическую единицу;
• часть биологической единицы (рис. 6);
• несколько биологических единиц (рис. 7).

Рис. 5. Связь между асимметрической и биологической единицами.

Рис. 6. Структура 3NTU: в записи PDB находится информация о асимметрической единице - мономере (слева сверху), а биологическая единица данного белка - гомогексамер. Более того, в различных условиях биологическая единица может образовывать кольцо или спираль.

Рис. 7. Структура 5I78: асимметрическая единица (слева) - это суперпозиция двух вариантов биологических единиц (в центре и справа).