Электронная плотность
В данном практикуме с помощью программы Pymol изучалась полученная с помощью рентгеноструктурного анализа электронная плотность различных белков.
Задание 1. Электронная плотность - хорошая и плохая расшифровка.
Для сравнения электронных плотностей был предложен РНК-связывающий белок человека YTHDC1 и две его различающиеся по качеству расшифровки структуры, полученные рентгеноструктурным методом: 6YM6 и 6T06. Хотя в целом расположение альфа-спиралей и бета-структур идентично у обоих структур, на общем плане цепи А видны некоторые различия: длинные петли, соединяющие две вторичные структуры по-разному располагаются в пространстве, также различается направление одного из бета-листов (рисунок 1).
Для детального сравнения электронных плотностей был выбран участок на цепи А, состоящий из семи аминокислотных остатков, номера которых 424-430 у обоих структур. Для отображения электронной плотности только вокруг остова белка использовалась команда isomesh с параметрами carve и уровня подрезки 1.3 и 1.9 соответственно. Оказалось, что в структуре 6YM6 последовательность атомов лучше вписывается в электронную плотность, которая представляет собой практически последовательность сферических поверхностей. Сетка электронной плотности объекта 6T06 не такая плотная, и в нее не так однозначно вписывается аминокислотная последовательность белка. То, что разрешение у первой структуры лучше, согласуется с данными PDB, по которым у 6YM6 разрешение 1.2 А, тогда как у 6T06 в два раза больше - 2.4 А.
Задание 2. Электронная плотность и положение в структуре.
В этом задании анализировалась структура 7BK3, являющаяся одной из трансфераз человека. Было получено три изображения электронной плотности, которые соответствуют трем уровням подрезки (1, 2 и 3) с carve 1.4. Как видно из рисунка 3, чем больше уровень подрезки, тем меньше отображается электронной плотности, так как больший уровень подрезки соответствует более "плотной" области. Поэтому при минимальном уровне подрезки электронная плотность покрывает весь остов белка, а при уровне подрезки 3 она сконцентрирована только на центральных неподвижных участках белка. Концевые выступающие участки более подвижны, их расположение может слегка меняться в кристалле, отчего сигнал от них получается более слабым и при высоком уровне подрезки электронная плотность этих участков не отображается.
Задание 3. Электронная плотность и типы атомов.
Также была визуализирована электронная плотность вокруг лиганда этой же структуры с тремя разными уровнями подрезки (1, 2, 3).
По рисунку 5 видно, что с уровнем подрезки, равным 1, электронная плотность покрывает все атомы лиганда, тогда как при увеличении значения уровня подрезки электронная плотность сохраняется только вокруг электроотрицательных атомов и областей с частичным отрицательным зарядом (пи-систем). Так, видно, что при уровне подрезки 3 электронная плотность не отображается вокруг некоторых атомов углерода и атома кислорода.
