Построение и визуализация электронной плотности

Информация о модели

В качестве модельной, была выбрана структура ДНК-гиразы из бактерии Escherichia coli. Идентификатор PDB: 4TMA.
Используя сервис EDS был получен файл, описывающий электронную плотность структуры, который можно получить по ссылке.

Разрешение структуры, указанное в PDB, составляет 3,3 Å. Дополнительную информацию о структуре можно найти в оригинальной статье.

Визуализация электронной плотности модели

Для получения полной электронной плотности в элементарной ячейке был использован script_1. Можно видеть, что элементарная ячейка практически кубическая, и что большую часть ее объема занимают электроноплотные структуры (Рис. 1).

Рисунок 1. Распределение электронной плотности внутри элементарной ячейки кристалла. Уровень подрезки - 1

Электронная плотность одной молекулы была получена при помощи script_2. Очевидно, что изоповерхность покрывает только область расположения атомов, хотя в ней можно найти разрывы (Рис. 2).

Рисунок 2. Наложение электронной плотности на структуру гиразы. Уровень подрезки - 1

Уровни подрезки электронной плотности

Для визуализации электронной плотности был выбран участок структуры, состоящий их двух близко расположенных альфа-спиралей цепи С: 365-382 и 475-492. Был использован script_3, соответствующие уровни подрезки: 0.1, 1, 2 (Рис. 3).

Рисунок 3. Наложение электронной плотности на фрагмент структуры белка. Уровни подрезки слева направо: 0.1, 1, 2

В целом, электронная плотность неплохо повторяет общую форму спирали и соответствует некоторым боковым радикалам аминокислот. Однако заметно, что модель достаточно грубая и структура вписывается в нее не гладко. Так, например, ароматическое кольцо фенилаланина практически "выпадает" из соответствующего ему кармана электронной плотности (Рис. 3, центральный рисунок). При увеличении уровня подрезки изоповерхность стремится к остовной цепи белка, поскольку именно там наблюдается максимальная электронная плотность (Рис. 3, правый рисунок).

В данном случае, следует заключить, что электронная плотность вписывает в себя структуру, однако она достаточно груба и о точном расположении боковых цепей некоторых аминокислот можно только догадываться.