Цистеин в структуре ABC-транспортерного периплазматического связывающего аминокислоты белка (идентификатор PDB 2YJP)

Лиганды в структуре белка.

В структуре АBC-транспортерного периплазматического связывающего аминокислоты белка есть 3 типа лигандов. Это ионы цинка, 1,2-этандиол и молекулы цистеина. Цистеинов всего 3 - они находятся в центре каждной из белковых субъединиц. Ионв цинка 8, они связаны с различными частями цепей, и через некоторые из них осуществляется связь двух разных белковых субъединиц. молекулы 1,2-этандиола располагаются по переферии и не имеют связей с белком. Вероятно, они могут быть артефактами.

На рис.1 изображены все имеющиеся в белке лиганды.

Рис.1. Лиганды в структуре АBC-транспортерного периплазматического связывающего аминокислоты белка. Голубым цветом показаны молекулы 1,2-этандиола, фиолетовым - ионы цинка, черным -молекулы цистеина. Структура белка дана в полупрозрачном виде.

Для подробного описания мною был выбран один из цистеинов. Эта молекула связана с выполняемыми белком функциями - межмембранным транспортом цистеина и цистина. Цистеин с большой долей вероятности не является артефактом, так как находится внутри молекулы белка.

Цистеин в структуре ABC-транспортерного периплазматического связывающего аминокислоты белка

Исследуемый лиганд - цистеин (cysteine). В pdb-файле данная молекула описана в поле HET и определяется как 350-й остаток в цепи B. (Поскольку это аминокислота, ее не стали определять как лиганд. При выделении всех лигандов в Jmol цистеины не выделяются. Однако, поскольку цепи белка имеют длину всего 291 аминокислотный остаток и не имеют цистеина в своей первичной структуре, я сделала вывод, что данный цистеин - лиганд.)

Рассматриваемая мной молекула цистеина лежит внутри белковой цепи B. Так как основная функция данного белка - это транспорт цистеина, я полагаю, что исследуемая молекула - субстрат данного белка.

Данный цистеин имеет 9 водородных связей с окружающими аминокислотными остатками. Анимированное изображение этих связей представлено на рис.2.

Рис.2. Связи цистеина с окружающими аминокислотными остатками, анимированное изображение. Зеленым цветом показаны атомы углерода в составе цистеина, синим - атомы азота, красным - кислорода, серым - прочие углероы. Водородные связи обозначены пунктиром. Изображение было получено при помощи программы UnFREEz.

Таким образом, лиганд контактирует с аминокислотными остатками треонина, аспарагина, аспарагиновой кислоты, аргинина. Их изображение и номера представлены на рис.3.

Рис.3. Связи цистеина с окружающими аминокислотными остатками. Зеленым цветом показаны атомы углерода в составе цистеина, синим - атомы азота, красным - кислорода, серым - прочие углероды. Водородные связи обозначены пунктиром, длины связей подписаны на зеленых стрелочках.

В таблице 1 представлена информация о длине водородных связей между лигандом и ближайшими аминокислотными остатками.

На рис.4 можно увидеть, что оба аргинина и треонин 119 принадлежат различным α-спиралям в составе белковой молекулы, а аспарагиновая кислота входит в состав β-листа.

Рис.4. Связи цистеина с окружающими аминокислотными остатками и вторичная структура белка. Зеленым цветом показаны атомы углерода в составе цистеина, синим - атомы азота, красным - кислорода, серым - прочие углероы. Водородные связи обозначены пунктиром. Элементы вторичной структуры обозначены полупрозрачными ленточками.

Скрипт, позволяющий получить последнее изображение, можно скачать по сылке здесь. В скрипте использованы номера аминокислотных остатков, указанные в поле SITE (разделе AC2) pdb-файла данного белка, образующие водородные связи с данным лигандом. Аминокислотные остатки, указанные в поле SITE, но не имеющие водородных связей с лигандом, видимо, участвуют в пространственной координвции цистеина по гидрофобному типу взаимодействия, а также пространственно ориентируют другие аминокислоты сайта связывания. На рис.5. представлен сайт связывания со всеми аминокислотными остатками, указанными в pdb-файле.

Рис.5. Сайт связывания цистеина в цепи белка B.