Задание 1. Построение и визуализация электронной плотности (ЭП)

Выбор структуры белка

Для анализа был выбран белок пиридоксалькиназа Bacillus subtilis (PDB code 2I5B). Его структура получена с разрешением 2.8 A

Данный белок соответствует следующим условиям:

Белок есть в базе данных EDS, а это значит, что для белка доступны экспериментальные данные. Файл с электронной плотностью (structure factors) был скачан с сайта PDB.
Для белка известно более 5 структурных гомологов с RMSD от 0.8 до 3.0 ангстрем и N_align от 50 до 90% числа аминокислотных его остатков. (Проверка осуществлялась с помощью PDBeFold) RMSD (Root Mean Square Deviation) это оценка среднего расстояния между C α-атомами соответствующих остатков при суперпозиции структур. Nalgn – длина выравнивания, т. е. число сопоставленных C α-атомов.

Визуализация электронной плотности

Для визуализации структуры использовалась программа PyMol. Ниже представлены изображения электронной плотности вокруг полипептидной цепи для уровней электронной плотности 1.0 σ, 1.5 σ и 2.0 σ на расстоянии 2 ангстрема. Для визуализации использовались следующие команды:

select backbone, name c+n+o+na
isomesh backbone_map, 2i5b_map, 1, backbone, carve =2
isodot backbone_map, 2i5b_map, 1, backbone, carve =2
isomesh backbone_map, 2i5b_map, 1.5, backbone, carve = 2
isomesh backbone_map, 2i5b_map, 2, backbone, carve=2

Изображение электронной плотности вокруг полипептидной цепи, 1.0 σ

Изображение электронной плотности вокруг полипептидной цепи, 1.5 σ

Изображение электронной плотности вокруг полипептидной цепи, 2.0 σ

Электронная плотность аминокислотных остатков Thr:33, Val:40, Arg:63 цепи A для уровней подрезки 1.0 σ, 1.5 σ, 2.0 σ представлены ниже.


Thr 33. Уровень подрезки 1	Thr 33. Уровень подрезки 1.5	Thr 33. Уровень подрезки 2

Val 40. Уровень подрезки 1	Val 40. Уровень подрезки 1.5	Val 40. Уровень подрезки 2

Arg 63. Уровень подрезки 1	Arg 63. Уровень подрезки 1.5	Arg 63. Уровень подрезки 2

Координаты атомов соответствуют сгущениям электронной плотности. По сгущениям электронной плотности можно увидеть боковые группы аминокислотных остатков, хотя есть и несоответствия: например, электронной плотности нет вокруг атомов азота аргинина, при подрезке на уровне 2 не видно атом кислорода тирозина. Однако центры отдельных атомов увидеть нельзя, для этого не хватает разрешения.

Для получения изображений использовались следующие команды:

select thr, resi 33 and chain A
show spheres, thr
set sphere_scale, 0.2, thr

isomesh map, 2i5b_map, 1.0, thr, carve=2.5
color gray30, map
set mesh_width, 0.5

В целом, разрешения структуры достаточно для того, чтобы наблюдать большинство атомов боковых групп аминокислотных остатков.