Электронная плотность. Рассеяние на электроне

Выбор структуры белка для дальнейшей работы.

Для дальнейшей работы была выбрана структура 2-кето-3-дезоксиглюконат альдолазы 1W37, подобранная по критениям:

• сервис EDS имеет запись о структуре, что эквивалентно наличию файла Structure Factors в PDB;
• также при помощи сервиса можно найти как минимум 5 гомологов, удовлетворящим условиям: их RMSD находится в диапазоне от 0,8 до 2,5 Å; а значение N_align найденных гологов варируется в промежутке от 50% - 91% от числа аминокислотных остатков выбранного белка. Руководствуясь данными условиями, были выбраны 6 голомогов: 3lcf, 1nal, 3tuu, 3e96, 3ird, 4mpq)

Изображения электронной плотности.

Для визуализации электронной плотности вокруг полипептидных цепей скачали файл с картой с сервиса EDS.
Используя команду isomesh, получили изображение электронной плотности на уровнях подрезки σ ={1,1.5,2.5} (на расстоянии 2.5 Å от полипептидной цепи).

Рис.1: Электронная плотность полипептидной цепи на уровне подрезки σ =1	Рис.2: Электронная плотность полипептидной цепи на уровне подрезки σ =1.5	Рис.3: Электронная плотность полипептидной цепи на уровне подрезки σ =2.5

Для сравнения электронной плотности вокруг разных аминокислотных остатков был взят участок с 153 по 156 аминокислоту цепи B, и изображена плотность с уровнями подрезки 1, 1.5 и 2.5.

Рис.4: Электронная плотность вокруг Gly:153, Val:154, Lys:155, Asn:156 на уровнях подрезки σ =1 (серо-голубой), σ =1.5 (оранжевый), σ =2 (зеленый)

Нетрудно заметить, что изображение с уровнем подрезки σ =1 наболее точно совпадает со структурой белка. Также видно, что данные уровня подрезки σ =2.5 дают худший результат во время визуализации электронной плотности вокруг тетрапептида, это коррелирует с данными по всему белку.
Аналогичные операции были проведены для 121 глутамата и 17 аргинина для цепи D, результаты также оказались неоднозначными для трех уровней подрезки.

Рис.5: Визуализация электронной плотности вокруг Glu:121 на уровнях подрезки σ =1 (серо-голубой), σ =1.5 (оранжевый), σ =2 (зеленый)

Как оказалось, на уровне σ =1 результаты по изображению ЭП имеют смещение электронной плотности у кислорода боковой карбоксильной группы, а также есть смещение у углерода карбоксильной группы при α-С, что соответствует азоту пептидной группы. Таким образом, можно считать, что лучшим уровнем подрезки является 1.5.

Рис.6: Визуализация электронной плотности вокруг Arg:17 на уровнях подрезки σ =1 (серо-голубой), σ =1.5 (оранжевый), σ =2 (зеленый)

Примечательным можно считать и то, что наиболее похожей вируализацией является уровень σ =1, в отличие от изображение электронной плотности у 121 глутамина, однако все три уровня не затрагивают азот при γ-атоме углерода. Уровень σ =2.5 все еще показывает результаты сильно отличающиеся от структуры PDB-файла.

Выводы:

Основываясь на результатах, можно сделать вывод, что разрешение предложенной структуры не позволяет оценивать отдельные атомы структру, однако в большинстве случаев есть возможность проследить движение полипептидной цепи. Но на визуализации "граничных" амикислотных остатков наблюдается ухудшение точности визуализации.

Струкутрные факторы

B PDB были скачаны файлы модели, файл структурных факторов. Если подробнее рассмореть файл, содержищий структурные факторы, то можно виделить:

• каждый структурный фактор находится в отдельной строке;
• каждая стока - последовательность чисел: crystal_id, λ_id, scale_group_id, h, k, l, Status, F_means_au, F_means_sigma_au, F_calc, phase_calc.
• нет порямого соответствия между структурными факторами и атомами модели, а именно число атомов содержится в pdb-файле,а в файле структурных факторов отражено число рефелксов.