Пространственная структура DHBE_BACSU

1. Описание pdb-документа:

Заголовок структуры: LIGASE — лигаза

Название структуры:
CRYSTAL STRUCTURE OF DHBE IN COMPLEX WITH DHB-ADENYLATE — кристалл DhbE в комплексе с аденилатом дигидроксибензоатоа.

В документе представлены следующие цепи макромолекул:

Цепь	Число остатков	Молекула
A	539	DHBE, DIHYDROXYBENZOIC ACID-ACTIVATING ENZYME —дигидроксибензоат-активирующий фермент

Комментари:

MISSING RESIDUES —
потерянные остатки
THE FOLLOWING RESIDUES WERE NOT LOCATED IN THE EXPERIMENT —
в ходе эксперимента не смогли установить позицию следующих остатков:
PHE A 537
LYS A 538
LYS A 539 — последние 3 остатка

В документе представлены следующие низкомолекулярные вещества:

ID	Название	Формула	Число молекул
SO4	SULFATE ION анион серной кислоты	O4 S 2-	2
AMP	ADENOSINE MONOPHOSPHATE аденозинмонофосфат	C10 H14 N5 O7 P	1
DBH	2,3-DIHYDROXY-BENZOIC ACID 2,3-дигидроксибензоат	C7 H6 O4	1
HOH	WATER вода	O H2	155

2. Шариковая модель структуры DhbE

 

3. Все компоненты структуры

Белок представлен в остовной модели, синий, лиганды (сульфат-ион, аденозинмонофосфат, 2,3-дигидроксибензоат) – в шарнирной модели с раскраской по атомам, молекулы воды - в шариковой модели, красные.

скрипт для получения изображений

4. Форма молекулы DhbE

По своей форме молекула DhbE напоминает пупырчатый эритроцит, который пытается протиснуться через узкий капилляр.

5. Тирозин

Два изображения тирозина: в составе белка DhbE, 16й остаток(получено в программе RasMol) и в виде свободной аминокислоты(получено в программе ACD Chemsketch)

Задачи

1. Сколько молекул DhbE поместится в одной клетке Escherichia coli, если аппроксимировать клетку цилиндром r=0.5µm и h=2µm ?

Параметры DhbE по данным RasMol:

• Длина VAL174A.CB - GLY436A.0: 67,38 Å
• Ширина ALA401A.CB - ASP262.C: 43,17 Å
• Глубина LYS355.NZ - SER112A.OG: 42,99 Å

Пусть наш белок — параллелепипед, тогда его объем будет произведением длины, ширины и глубины:

V = 67,38×43,17×42,99 = 125049,08 ų = 125,05 nm³

Найдём объем цилиндра:

V = π×0.5²×2 = 1,570796327 µm

Тогда, с учётом некоторых допущений, количестко молекул DhbE(n) будет равно V_клетки / V_белка:

n = 1,570796327×10⁹/ 125,05 = 12561346 молекул

Ответ: примерно 12,6 миллионов молекул

2. Предположим, что все 4400 белков кишечной палочки были синтезированы одновременно и в равных количествах. Предположим, что размеры всех белков одинаковы и равны размерам DhbE. Предположим, что в клетке ничего нет, кроме белков. Сколькими молекулами будет представлен каждый белок?

С учётом вышеперечисленных допущений каждый белок будет представлен числом молекул(n), равным n_{всех молекул}(см 1.) / n_{разных белков:}

n = 12561346 / 4400 = 2855 молекул

Ответ: каждый белок будет представлен примерно 3 000 молекул.

3. Предел разрешения светового микроскопа оценивается как λ/2, где λ — длина волны. Сколько молекул белка потребуется, чтобы создать объект, видимый под световым микроскопом?

Для удобства рассчётов, представим молекулу DhbE кубом того же объема, который использовался в задаче 1. Его сторона(а) будет равна кубическому корню объёма:

а = 125,05^1/3 = 5 nm

Для расчёта возьмем λ = 400 nm. Тогда, чтобы искомый объект был виден как точка (считем, что молекулы DhbE уложены в 1 ряд), он должен иметь площадь(S), не меньшую, чем (λ/2)²:

S = (400/2)² = 40000 nm²

Чтобы узнать количество молекул(n), которое потребется дла сборки такого объекта, разделим S_{объекта} на S_{молекулы DhbE}:

n = 40000 / 5 = 8000 молекул

Ответ: чтобы создать объект, видимый под световым микроскопом, потребуется 8 000 молекул DhbE.