Пространственное строение белка дегидратазы (dehydratase) из генома бактерии Chloroflexus aurantiacus, штамм J-10-fl

Jmol — программа, дающая возможность просмотра структуры молекул в трёх измерениях. Она написана на языке Java и поддерживает многие форматы файлов: Protein Data Bank (pdb), MDL Molfile (mol), Crystalographic Informatic File (cif) и так далее.
Protein Data Bank — это банк данных 3-D структур нуклеиновых кислот и белков. Файлы в pdb-формате содержат в себе информацию о белке (состав молекулы, трёхмерная структура), полученную методами рентгеновской кристаллографии или ЯМР-спектроскопии.

Для каждого белка и нуклеиновой кислоты из PDB существует свой идентификатор. Для белка дегидратазы бактерии C. aurantiacus, штамм J-10-fl, ID — 4E3E.
Трёхмерная структура белка представлена на Рисунке 1. PDB-файл с информацией о белке можно скачать здесь.

Рисунок 1. Пространственное строение дегидратазы C. aurantiacus, штамм J-10-fl (идентификатор записи PBD 4E3E).
Рисунок получен с помощью программы Jmol.
Зеленоватым цветом обозначены молекулы воды, сиреневым — α-спирали, фиолетовым — β-листы; участки, не обладающие вторичной структурой — сероватым. Бордовые участки β-листов — селенметионин, жёлтый и красный — атомы серы и кислорода соответственно, входящие в состав сульфат-иона.

Для того, чтобы данный белок выглядел именно так, как на приведённом выше изображении, был написан Jmol скрипт. Скачать скрипт можно здесь. Его текст размещён ниже:


       load 4E3E.pdb
     backbone off
     wireframe off
     ribbons off
     cpk off
     # selects main chain
     select *.CA
     cartoons
     #coloring
     color [158,113,197]
     select 118-122
     color [230,220,240]
     select 193-195
     color [230,220,240]
     select 351-353
     color [230,220,240]
     select 320-338
     color [230,220,240]
     select 280-288
     color [230,220,240]
     select 214
     color [230,220,240]
     select 208-211
     color [230,220,240]
     select 201-204
     color [230,220,240]
     select 241-249
     color [230,220,240]
     select 3-10
     color [230,220,240]
     select 151-170
     color [230,220,240]
     select 16-19
     color [230,220,240]
     select 268-270
     color [230,220,240]
     select 176-181
     color [230,220,240]
     select 302-307
     color [230,220,240]
     select 43-44
     color [230,220,240]
     select 134-138
     color [230,220,240]
     select 97-104
     color [230,220,240]
     select 58-64
     color [230,220,240]
     select 29
     color [230,220,240]
     select 23-26
     color [230,220,240]
     select 83-84
     color [230,220,240]
     select 227-229
     color [230,220,240]
     #HOH coloring
     select hoh
     cpk 110
     color  [113,196,157]
     #SO4 coloring
     select SO4
     backbone 100
     wireframe 50
     cpk 110
     select 500.s
     color [255,201,102]
     select 500.o4
     color [255,102,102]
     select 500.o1
     color [255,102,102]
     select 500.o2
     color [255,102,102]
     select 500.o3
     color [255,102,102]
     #two parts
     select helix
     color [196,113,194]
     #mse
     select mse
     color [128,0,43]
     #bgrnd
     background [249,249,249]
     center
     rotate Z 26

Для того, чтобы посмотреть скрипт в действии, необходимо скачать сам скрипт и pdb-файл, а также иметь установленной программу Jmol.

Кроме координат молекул, как было написано ранее, в pdb-файле содержится информация об источнике белка, его структура и использованный метод анализа. Информация, выделенная из данного файла представлена ниже в Таблице 1 и 2.

Таблица 1. **Информация о белке дегидратазе (dehydratase) из генома бактерии *Chloroflexus aurantiacus*, штамм J-10-fl.** Получена из pdb-файла.
Графа	Значение
TITLE	crystal structure of putative maoc domain protein dehydratase from chloroflexus aurantiacus j-10-fl
COMPD	mol_id: 1 molecule: maoc domain protein dehydratase chain: a, b engineered: yes
SOURCE	mol_id: 1 organism_scientific: chloroflexus aurantiacus organism_taxid: 324602 strain: j-10-fl gene: caur_0173 expression_system: escherichia coli expression_system_taxid: 469008 expression_system_strain: bl21(de3)codon+ril expression_system_vector_type: plasmid expression_system_plasmid: bc-psgx3(bc)
EXPDTA	x-ray diffraction
HETNAM	mse selenomethionine SO₄ sulfate ion
FORMUL	mse 8(C₅H₁₁NO₂Se) SO₄ 2(O₄ S^2-) HOH *480(H₂O)

Таблица 2. **Информация о белке дегидратазе (dehydratase) из генома бактерии *Chloroflexus aurantiacus*, штамм J-10-fl на русском языке**
Графа	Значение
Название	Кристаллическая структура предполагаемого MaoC домена белка дегидратазы
Состав	Молекула: MaoC домен белка дегидратазы Цепи: a, b
Источник	Chloroflexus aurantiacus
Метод расшифровки	рентгеноструктурный анализ
Малые молекулы и ионы	Mse селенометионин SO₄ сульфат-ион
Формулы малых молекул и ионов	Mse 8(C₅H₁₁NO₂Se) SO₄ 2(O₄ S^2-) HOH *480(H₂O)

Из Таблицы 2 очевидно, что данная пространственная структура белка, который состоит из двух цепей, была получена из бактерии C. aurantiacus методом рентгеноструктурного анализа.

Сравнение строения белка с его биологической единицей

Биологическая единица — это макромалекулярная структура, которая считается функциональной формой молекулы.

У данного белка две биологических единицы. я проанализировала каждый в программе Jmol, и оказалось, что каждый из них представляет собой одну из двух цепочек исходного белка. Строение абсолютно аналогичное.

Ниже на Рисунке 2 приведено изображение этих биологических единиц. Сравнив Рисунок 1 и 2, приходим к выводу об их сходстве.

Рисунок 2. Биологические единицы белка дегидратазы.

Для того, чтобы полностью убедиться в абсолютном сходстве субъединиц и белка, было построено выравнивание их последовательностей из аминокислот. Из Рисунка 3 видно, что эти последовательности полностью идентичны.

Выравнивание последовательности исходного белка с последовательностями его биологических единиц.

Рисунок 3. Сравнение последовательностей белка дегидратазы и его биологических единиц.
Рисунок получен с помощью программы Jalview. Скачать файл с последовательностями можно здесь.

Также благодаря сайту PDB удалось выяснить, что биологическая единица данного белка является гомотримером. Это показано на Рисунке 4.

Рисунок 4. Пространственное строение биологической единицы дегидратазы как тримера.
Рисунок получен с помощью программы Jmol. Окрашивание при помощи команды color group. N-конец показан более холодным цветом, С-конец — тёплым (синий — сине-зелёный, сине-зелёный — жёлтый, жёлтый — красный). PDB-файл можно скачать отсюда.
При нажатие на изображение появляется анимированная структура для лучшего рассмотрения данной субъединицы.

Наверх