Внутримолекулярные взаимодействия в структуре цитратсинтазы

Общая характеристика структуры цитратсинтазы

Название белка: Цитратсинтаза бактерии B. subtilis

Идентификатор в базе данных PDB: 2C6X

Краткое описание структуры, количество цепей: белок представляет собой гомодимер, т.e. состоит из двух одинаковых субъединиц (см. рис. 1), каждая из которых включает в себя две одинаковые цепи (структура цепи - см. рис. 2) (таким образом, в PDB-файле всего 4 одинаковых белковых цепи). Для удобства на данной странице будут приводиться данные и картинки только для одной субъединицы, так как для второй всё абсолютно аналогично.

Небелковые компоненты в PDB-файле: в файле PDB также приведены координаты четырёх молекул цитрата и четырёх молекул кофермента А(оба вещества являются продуктами катализируемой ферментом реакции)


Рис. 1 Общий вид одной субъединицы цитратсинтазы: цепь А - голубой цвет, цепь В - золотой, небелковые лиганды покрашены стандартными цветами для атомов определённых элементов	Рис. 2 Последовательность расположения различных групп из элементов вторичной структуры в одной из четырёх цепей цитратсинтазы. От N-конца к С-концу цвета изменяются градиентом от красного к синему.

Анализ структуры альфа-спиралей и бета-листов в цепи B белка с кодом PDB 2C6X

В этом разделе будет представлена характеристика двух произвольно выбранных элементов вторичной структуры белка: одного бета-слоя (из трёх бета-тяжей) и одной альфа-спирали. Расположение этих элементов в структуре белка показано на рисунке 3.

В альфа спирали через каждые три витка атомы главной цепи (не боковых радикалов) занимают одинаковые позиции и могут быть соединены условной линией, которая будет параллельна "оси" всей спирали. Из этих соображений был произведён расчёт длины шага альфа-спирали (см. рис. 4). Шаг спирали составил 5,53 ангстрема. Также было подсчитано число остатков аминокислот на виток спирали. Одинаковые позиции (через 3 витка) занимают атомы каждого 11-го аминокислотного остатка (см. рис. 5), а следовательно: 11/3 = 3,67 аминокислотных остатка на один виток спирали.
На рисунке 6 (см. рис. 6) представлено изображение некого аминокислотного остатка n и двух водородных связей, которые он образует с остатками n+4 (c помощью карбоксильной группы) и с остатком n-4 с помощью аминогруппы. Стоит отметить, что линии, соединяющие азот и кислород, - лишь схематичное изображение связи, так как в водородной связи есть ещё атом водорода, на рисунке не показанный.


Рис. 3 Описываемые альфа-спираль и бета-лист на структуре цепи В цитратсинтазы. Подписаны аминокислотные остатки начала и конца каждого из выбранных элементов вторичной структуры.	Рис. 4 Измерение шага альфа-спирали на основе анализа расстояний между СА, находящимися на одинаковых позициях в спирали. Чёрный - С-альфа атомы, серый - атомы углерода карбонильных групп, синий - азот в иминогруппах, боковые радикалы цепи не показаны.

Рис. 5 Измерение числа аминокислотных остатков в одном витке спирали. Показаны номера остатков, находящихся в альфа-спирали в одинаковом положении. Чёрный - С-альфа атомы, серый - атомы углерода карбонильных групп, синий - азот в иминогруппах, боковые радикалы цепи не показаны. С-альфа атомы соединены чёрными линиями (backbone)	Рис. 6 Расположение водородных связей при n-ом аминокислотном остатке в альфа-спирали. Зелёными линиями связаны азот и кислород, эти линии олицетворяют ось водородной связи. Атомы покрашены стандартными цветами.

Выбранный бета-лист состоит из трёх бета-тяжей, образующих плоскую поверхность (см. рис. 7,8), хотя самый маленький из листов немного выбивается из плоскости образуемого листа. Исследуемый бета-лист является антипараллельным, так как направление движения цепи в двух тяжах отличается. Водородные связи и расположение атомов основной цепи белка в бета-тяже показано на рисунке 9 (см. рис. 9)


Рис. 7 Устройство выбранного бета-слоя, вид "спереди". Бета-тяжи показаны жёлтым, участки связывания бета-тяжей - белым.	Рис. 8 Устройство выбранного бета-слоя, вид справа относительно рисунка 7. Бета-тяжи показаны жёлтым, участки связывания бета-тяжей - белым.	Рис. 9 Водородные связи в бета-листе. В бета-тяжах атомы покрашены стандартно, линкерные участки - белые. Расположение водородных связей показано голубыми линиями (6 штук). Боковые радикалы не показаны.

Внутримолекулярные взаимодействия боковых групп белка в цепи B структуры 2C6X

В цитратсинтазе обнаружено 8 цистеинов (по два в каждой из восьми цепей), но расстояния между ними слишком велики для образования дисульфидных связей.

Между положительно заряженными (гистидин, лизин, аргинин) и отрицательно заряженными (аспартат, глутамат) аминокислотами могут возникать солевые мостики. Длина такой связи не превышает 4-х ангстрем. В исследуемой цепи найдено 24 возможных сайта образования таких мостиков. два из них приведены на рисунках ниже (см. рис. 10, 11).

Рис. 10 Солевой мостик (длина 2,8 Ангстрема) между отдалёнными остатками аминокислот. В стандартные цвета покрашены радикалы, образующие мостик. Для остатков окружения не показаны боковые радикалы, все С-альфа атомы выделены чёрным.

Рис. 11 Солевой мостик между близлежащими остатками аминокислот. В стандартные цвета покрашены радикалы, образующие мостик. С-альфа - коричневый, остов цепи - жёлтый.

Внутримолекулярные взаимодействия в структуре цитратсинтазы

Общая характеристика структуры цитратсинтазы

Анализ структуры альфа-спиралей и бета-листов в цепи B белка с кодом PDB 2C6X

Рис. 7 Устройство выбранного бета-слоя, вид "спереди". Бета-тяжи показаны жёлтым, участки связывания бета-тяжей - белым.

Рис. 8 Устройство выбранного бета-слоя, вид справа относительно рисунка 7. Бета-тяжи показаны жёлтым, участки связывания бета-тяжей - белым.

Внутримолекулярные взаимодействия боковых групп белка в цепи B структуры 2C6X

Рис. 11 Солевой мостик между близлежащими остатками аминокислот. В стандартные цвета покрашены радикалы, образующие мостик. С-альфа - коричневый, остов цепи - жёлтый.