Главная

I Семестр

II Семестр

III Семестр

IV Семестр

V Семестр

Проекты

Обратная Связь

SCOP и CATH

CATH, не выдал классификация доменов, данного мне белка 1KSK (написал, что домены находится на HOMCHECK_REVIEW flow stage). Поэтому я взял два других белка: 1JHF и 4TMK.

• 1) Классификация доменов записей PDB 1JHF и 4TMK согласно SCOP

  С помощью SCOP было найдено 2 домена в записи 1JHF:

  Первый из них - N-концевой домен репрессора LexA из E. coli (LexA repressor, N-terminal DNA-binding domain from Escherichia coli):

  • Расположен в цепи А белка 1JHF, занимает в цепи позиции 2-72.
  • Классификация по SCOP: класс - All alpha proteins; укладка - DNA/RNA-binding 3-helical bundle; суперсемейство - "Winged helix" DNA-binding domain; семейство - LexA repressor, N-terminal DNA-binding domain.
  • Суперсемейство ДНК-связывающий домен содержащий "крыло", небольшой бета-слой ("Winged helix" DNA-binding domain) содержит 84 семейства.
  • Укладку ДНК/РНК-связывающий 3-спиральный "пучок" (DNA/RNA-binding 3-helical bundle) содержит 14 суперсемейств.

  Второй из них - С-концевой домен белка LexA из E. coli (LexA C-terminal domain from Escherichia coli), имеется две копии данного домена:

  • Расположен в цепи A белка 1JHF, занимает в цепи позиции 73-198 (А также в цепи В, занимает всю цепь целиком).
  • Классификация по SCOP: класс - All beta proteins; укладка - LexA/Signal peptidase; суперсемейство - LexA/Signal peptidase ; семейство - LexA-related.
  • Суперсемейство LexA/Сигнальных пептидаз (LexA/Signal peptidase) содержит 2 семейства.
  • Укладку LexA/Сигнальных пептидаз (LexA/Signal peptidase) содержит 1 суперсемейство.

  Возьмем для дальнейшего исследования запись 4TMK (белок KTHY из E. coli). Согласно SCOP белок состоит из 1 домена - Тимидилат киназа из E. coli (Thymidylate kinase from Escherichia coli):

  • Расположен в цепи А белка 4TMK, занимает всю цепь целиком;
  • Классификация по SCOP: класс - альфа/бета белки (Alpha and beta proteins (a/b)); укладка - нуклеозидтрифосфат-гидролаз, содержащих P-петлю (P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases); суперсемейство - нуклеозидтрифосфат-гидролаз, содержащих P-петлю (P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases); семейство - нуклеотид и нуклеозид киназ (Nucleotide and nucleoside kinases).
  • Суперсемейство нуклеозидтрифосфат-гидролаз, содержащих P-петлю (P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases), содержит 24 семейства.
  • Укладку нуклеозидтрифосфат-гидролаз, содержащих P-петлю, (P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases) содержит 1 суперсемейство.

• 2) Классификация доменов записей PDB 1JHF и 4TMK согласно CATH

  С помощью CATH было найдено 3 домена в записи 1JHF, домены 1jhfA01 и 1jhfB00 это фактически один и тот же домен, но CATH распознает их по разному, так как они расположены на разных цепях. Поэтому рассмотрими один из них, а именно - 1jhfA01:

  Первый из них - домен 1jhfA01:

  • Расположен в цепи А белка 1JHF, занимает в цепи позиции 80-198.
  • Классификация по CATH: 2.10.109.10.1.1.1.1.2
  • Класс - Mainly Beta; архитектура - Ribbon; топология - Umud Fragment, subunit A; суперсемейство - Umud Fragment, subunit A.
  • В данном суперсемействе содержится 4 семейства.
  • Данную топологию имеют 1 суперсемейство.

  Второй из них - домен 1jhfA02:

  • Расположен в цепи А белка 1JHF, занимает в цепи позиции 2-70.
  • Классификация по CATH: 1.10.10.10.37.1.1.1.1
  • Класс - Mainly Alpha; архитектура - Orthogonal Bundle; топология - Arc Repressor Mutant, subunit A; суперсемейство - "winged helix" repressor DNA binding domain.
  • В данном суперсемействе содержится 174 семейства.
  • Данную топологию имеют 37 суперсемейств.

  Для записи 4TMK CATH определил 1 домена - 4tmkA00:

  • Расположен в цепи А белка 4TMK, занимает в цепи позиции 2-211.
  • Классификация по CATH: 3.40.50.300.39.1.1.1.1
  • Класс - Alpha Beta; архитектура - 3-Layer(aba) Sandwich; топология - Rossmann fold; суперсемейство - P-loop containing nucleotide triphosphate hydrolases.
  • В данном суперсемействе содержится 208 семейства.
  • Данную топологию имеют 120 суперсемейств.

• 3) Различия между CATH и SCOP в описании доменов записей 1JHF и 4TMK

  Доменная организация белка записи 1JHF определена в CATH и SCOP одинаково.
  Доменная организация белка записи 4TMK определена в CATH и SCOP одинаково.

  N-концевой домен белка 1JHF определен в CATH и SCOP практически одинаково (за исключением того, что в SCOP его укладка называется ДНК/РНК-связывающий 3-спиральный "пучок", а в CATH топология называется "Мутантный Арк репрессор"; суперсемейства, следующие далее по классификации, для этого домена по CATH и SCOP совпадают).

  Уровни С-концевого домен белка белка 1JHF по CATH и SCOP называются по-разному. Укладка этого домена по SCOP - "LexA/Сигнальные пептидазы"; топология по CATH - "Umud фрагмент, субъединица A". Суперсемейство по SCOP - "LexA/Сигнальные пептидазы"; суперсемейство по CATH - "Umud фрагмент, субъединица A".

  Домен записи 4TMK описанный в CATH и SCOP практически одинаково (за исключением того, что в SCOP его укладка называется "нуклеозидтрифосфат-гидролазы, содержащие P-петлю", а в CATH топология называется "укладка Россманна"; суперсемейства, следующие далее по классификации, для этого домена по CATH и SCOP совпадают).

  Некоторые домены имеют разную классификацию в CATH и SCOP.
  Домен 1je8E00 из записи 1JE8, имеющий согласно CATH относится к тому же суперсемейству, что и N-концевой домен белка 1JHF ("winged helix" repressor DNA binding domain), но не входит в то же суперсемейство согласно SCOP (не "winged helix" repressor DNA binding domain, а C-terminal effector domain of the bipartite response regulators).

  Причинами таких различий в доменной классификации могут быть:

  • Дата последнего релиза: у CATH не известна, но значительно позже - 7 июля 2009 года, в то время как SCOP последний раз обновлялся в июне 2009).
  • Разное количество уровней: в SCOP их значительно меньше, чем в СATH.

• 4) Выравнивание доменов, имеющих одну укладку по SCOP (или топологию по CATH), но состоящих в разных суперсемействах

  Построим выравнивание двух доменов с одной укладкой по SCOP, но из разных суперсемейств. Для задания были выбраны цепь А записи 1jhf и цепь А записи 1sfe. Оба домена имеют укладку ДНК/РНК-связывающий 3-спиральный "пучок" (DNA/RNA-binding 3-helical bundle), но первый из них принадлежит суперсемейству: "Winged helix" DNA-binding domain, а второй - суперсемейству: Methylated DNA-protein cysteine methyltransferase, C-terminal domain . Воспользуемся программой PDBeFOLD (SSM). На выходе получаем файл с жестким выравниванием последовательностей в формате fasta 1jhf_1sfe.fasta. Подадим его на вход программе Geometrical core для нахождения геометрического ядра с порогом 1.5Å. На выходе получаем таблицу с остатками из структур, образующими геометрическое ядро:

  Pos.	1JHF_A	1SFE_A
  82	LEU4	GLY93
  83	THR5	THR94
  84	ALA6	ALA95
  85	ARG7	PHE96
  86	GLN8	GLN97
  87	GLN9	GLN98
  88	GLU10	GLN99
  89	VAL11	VAL100
  90	PHE12	TRP101
  91	ASP13	GLN102
  92	LEU14	ALA103
  93	ILE15	LEU104
  94	ARG16	ARG105
  95	ASP17	THR106
  106	ARG28	TYR115
  107	ALA29	GLN116
  108	GLU30	GLN117
  109	ILE31	LEU118
  111	GLN33	ASN120
  112	ARG34	ALA121
  115	PHE37	LYS124

  Совместим в PyMOL командой pair-fit структуры по Cα-атомам, входящим в геометрическое ядро. В результате получаем следующее изображение совмещенных структур:

  

  Красным на рисунке окрашена цепь А записи 1jhf, синим - цепь А записи 1sfe. Светло-красным окрашены остатки цепи А записи 1jhf, входищие в состав геометрического ядра; светло-синим - остатки цепи А записи А записи 1sfe, входищие в состав геометрического ядра. RMSD совмещения по геометрическому ядру составляет 0.849 (21 to 21 atoms). Значение RMSD достаточно хорошее, что говорит об успешном выравнивании и совмещении доменов.

  Построим выравнивание двух доменов с одной топологией по CATH, но из разных суперсемейств. Для задания были выбраны цепь А записи 4tmk и цепь А записи 1c0p. Оба домена имеют топологию "укладка Россманна" (Rossmann fold), но первый из них принадлежит суперсемейству: P-loop containing nucleotide triphosphate hydrolases, а второй - суперсемейству: NAD(P)-binding Rossmann-like Domain. Воспользуемся программой PDBeFOLD (SSM). На выходе получаем файл с жестким выравниванием последовательностей в формате fasta 4tmk_1c0p.fasta. Подадим его на вход программе Geometrical core для нахождения геометрического ядра с порогом 1.5Å. На выходе получаем таблицу с остатками из структур, образующими геометрическое ядро:

  Pos.	1C0P_A	4TMK_A
  10	VAL1008	VAL7
  11	VAL1009	ILE8
  12	LEU1010	GLU9
  23	ALA1020	ARG20
  24	LEU1021	ASN21
  25	ILE1022	VAL22
  26	LEU1023	VAL23
  101	HIS1031	GLY98
  102	ILE1032	ASP99
  243	ASP1173	ASP134
  244	LEU1174	LEU135
  245	VAL1175	THR136
  246	VAL1176	LEU137
  247	ASN1177	TYR138
  440	GLN1340	PRO192
  444	ALA1344	VAL196
  450	GLN1350	THR202
  451	LEU1351	THR203
  452	VAL1352	VAL204
  453	ASP1353	THR205
  454	GLU1354	HIS206
  455	ALA1355	TRP207
  456	PHE1356	VAL208
  457	GLN1357	LYS209
  458	ARG1358	GLU210

  Совместим в PyMOL командой pair-fit структуры по Cα-атомам, входящим в геометрическое ядро. В результате получаем следующее изображение совмещенных структур:

  

  Красным на рисунке окрашена цепь А записи 4tmk, синим - цепь А записи 1c0p. Светло-красным окрашены остатки цепи А записи 4tmk, входищие в состав геометрического ядра; светло-синим - остатки цепи А записи А записи 1c0p, входищие в состав геометрического ядра. RMSD совмещения по геометрическому ядру составляет 0.902 (25 to 25 atoms). Значение RMSD достаточно хорошее, что говорит об успешном выравнивании и совмещении доменов. Но все же в данном случае домены выравнялись хуже, чем в предыдущем случае.

  Таким образом, можно сделать вывод, что домены, имеющие одинаковую укладку (топологию), но входящие в разные суперсемейства, все же имеют достаточно сходную пространственную структуру.