Структура PDB 1E94 (полный отчет)

Исследование структуры 1E94
1. Общее описание структуры 1E94
1.1. Компоненты структуры, описанной в документе PDB 1E94
Заголовок структуры: CHAPERONE
Название структуры: HSLV-HSLU FROM E.COLI
В документе представлены следующие цепи макромолекул:
Идентификатор
цепи
A, B, C, D
Число остатков
E, F
449
175
Название
молекулы
HEAT SHOCK
PROTEIN HSLV
SYNONYM: HSLV
HEAT SHOCK
PROTEIN HSLU
SYNONYM: HSLU
Комментарии
ORGANISM_SCIENTI
FIC: ESCHERICHIA
COLI;
STRAIN: BL21(DE3);
CELLULAR_LOCATI
ON: CYTOPLASM;
PLASMID: PET12B;
EXPRESSION_SYSTE
M: ESCHERICHIA
COLI;
EXPRESSION_SYSTE
M_STRAIN: BL21
(DE3);
EXPRESSION_SYSTE
M_PLASMID: PET12B.
ORGANISM_SCIENTI
FIC: ESCHERICHIA
COLI;
STRAIN: BL21 (DE3);
CELLULAR_LOCATI
ON: CYTOPLASM;
PLASMID: PET12B;
EXPRESSION_SYSTE
M: ESCHERICHIA
COLI;
EXPRESSION_SYSTE
M_STRAIN: BL21
(DE3);
EXPRESSION_SYSTE
M_PLASMID: PET12B.
В документе представлены следующие низкомолекулярные вещества:
ID
ANP
HOH
Название
Формула
PHOSPHOAMI C10 H17 N6 O12 P3
NOPHOSPHONI
C ACIDADENYLATE
ESTER
HOH
H2 O1
Число копий
Комментарии
2
ID: ANP Chain: E 500
Number of atoms: 31
287
ID: ANP Chain: F 501
Number of atoms: 31
2. Торсионные углы в полипептидной цепи A
2.1.Таблица. Измерение двугранных углов десятого остатка глицина в
белке HSLU_ECOLI, цепь А
Название
двугранного
угла
Угол определяется по координатам атомов
(обращение к атому в соответствие с синтаксисом RasMol, в
скобках – название атома)
Результат
измерения с
помощью RasMol
φ
*9:A.C
*10:A.N
*10:A.CA
*10:A.C
(карбонильны
(азот
(Cα атом 10 (карбонильный
й углерод 9-го аминогруппы остатка цепи углерод 10-го
остатка цепи
10 остатка
А)
остатка цепи А
А)
цепи А)
)
*10:A.N
*10:A.CA
*10:A.C
*11:A.N
(азот
(Cα атом 10
(карбонильн
(азот
аминогруппы
остатка цепи
ый углерод
аминогруппы
10 остатка
А)
10-го остатка
11 остатка
цепи А)
цепи А )
цепи А)
*10:A.CA
*10:A.C
*11:A.N
*11:A.CA
(Cα атом 10
(карбонильный
(азот
(Cα атом 11
остатка цепи
углерод 10-го аминогруппы остатка цепи
А)
остатка цепи А
11 остатка
А)
)
цепи А)
56,87°
ψ
ω
2.2. Иллюстрация вычисления угла φ
2.3. Карты Рамачандрана для:





всех остатков пролина белка
всех остатков глицина белка
всех остатков белка, кроме остатков пролина и глицина,
всех остатков в альфа-спиралях,
всех остатков в бета-листах.
31,55°
178,64°
На изображении белок показан в остовной модели, атомы пролина выделены розовым
цветом и показаны в шариковой модели.
На изображении белок показан в остовной модели, атомы глицина выделены розовым
цветом и показаны в шариковой модели.
На изображении белок показан в остовной модели, бета-тяжи показаны в ленточной
модели и выделены розовым цветом
На изображении белок показан в остовной модели, альфа-спирали показаны в ленточной
модели и выделены розовым цветом
Наблюдения при сравнении карт
Относительно свободное вращение в полипептидной цепи возможно по связям
Ci - Ciα (угол ψ) и Ciα - Ni (угол φ). Наличие заместителей у атомов Ciα и их
стерическое взаимодействие с атомами кислорода и амидным атомом
водорода ограничивает свободу вращения вокруг этих связей. В зависимости от
строение и размера заместителей, стерическое отталкивание атомов будет
различным.
Для большинства аминокислот, кроме глицина и пролина, характерно
расположение пар (φ; ψ) в области (-70;-40) и (-120;140). При этом
аминокислоты α-спиралей на карте в основном располагаются в области (-70;40), а β-листов – в области(-120;140). Самым свободным является вращение по
углам φ и ψ для глицина, самым ограниченным – для аминокислоты пролина.
У всех остатков кроме глицина и пролина стерически разрешены по существу
одни и те же области.
3. Исследование элементов вторичной структуры
3.1. Исследование альфа-спирали №№ 369-387 цепи E белка
3.1.1. a) Подписаны номера Сα атомов.
b) Подписаны номера Сα атомов, тонкими линиями обозначены водородные связи между
кислородом и азотом.
Направление оси спирали
c) Сβ атомы показаны в шариковой модели.
3.1.2. Среднее значение угла  у аминокислотных остатков спирали равно -66,45
Среднее значение угла  у аминокислотных остатков спирали равно -35,58
(Вычисления в H:\Term1\Practice8\PHIPSI.xls, лист Helix)
Среднее число аминокислотных остатков на виток: +4 (спираль закручена по
часовой стрелке);
Шаг спирали: 5,57 Å (было измерено расстояние между несколькими
соответствующими атомами, располагающимися друг под другом, и вычислено
среднее значение)
Атомы Cα, находящиеся друг под другом: 377 и 380. Расстояние между ними: 5,22 Å.
Смещение по оси на один остаток (параметр d):
d = 5,57Å / 4 ≈ 1,4 Å
Паттерн водородных связей:
Примеры водородных связей: H (379; 383); H (378; 382); H (381; 385); H (371; 375).
Паттерн: H(i; i+4)
Атомы Сβ находятся вне спирали.
3.2. Исследование антипараллельной -структуры №42 - №47, №94 - №99 цепь B белка
3.2.1. Среднее значение угла  у аминокислотных остатков равно -132,77
Среднее значение угла  у аминокислотных остатков равно 141,26
(Вычисления в H:\Term1\Practice8\PHIPSI.xls, лист Sheet1)
На картинке изображены антипараллельные β-листы, подписаны номера остатков.
Тонкими линиями показаны водородные связи между кислородом одного остатка и
азотом другого.
Основной паттерн водородных связей.
Примеры: H (98;43), H (43;98), H (96;45), H (45;96), H (94;47), H(47;94).
Если один из антипараллельных тяжей начинается на остаток X, а другой заканчивается
на остаток Y, и данные остатки взаимодействуют за счет водородных связей, тогда
паттерн для этой пары будет: H (X+2i; Y-2i); H (Y-2i; X+2i), где i натуральное.
Запись паттерна водородных связей в β-структурах неудобна в отличие от паттерна для
спиралей, потому что необходим параметр, отвечающий за сдвиг номеров остатков одного
тяжа относительно номеров другого.
Расположение атомов С относительно оси структуры.
3.3.Исследование паралельной -структуры №№ 303-308, №№ 252-256 цепи E белка
HSLU_ECOLI
3.3.1. Среднее значение угла  у аминокислотных остатков равно -114,42
Среднее значение угла  у аминокислотных остатков равно 132,33
(Вычисления в H:\Term1\Practice8\PHIPSI.xls, лист Sheet2)
На картинке изображены параллельные β-листы, подписаны номера остатков.
Тонкими линиями показаны водородные связи между кислородом одного остатка и
азотом другого.
Основной паттерн водородных связей.
Примеры: H (303;253), H (305;253), H (305;255), H (307;255)
H (252;254), H(253;255), H (254;256).
Запись паттерна водородных связей для параллельных тяжей более сложная, чем для
антипараллельных. Образуются 2 рода водородных связей, для которых можно написать
паттерн. Если один из параллельных тяжей начинается на остаток X, а другой начинается
на остаток Y, и данные остатки взаимодействуют за счет водородных связей, тогда один
паттерн для этой пары будет H (X+i;X+i+2), где i – натуральное и 0, а другой паттерн –
H (X+i;Y+i-1), H (X+i;Y+i+1), то есть Y+i±1 всегда будет чередоваться при i натуральном
нечетном.
Расположение атомов С относительно оси структуры. Синим цветом подписаны
номера остатков. Атомы С показаны шариковой моделью.
4. Исследование контактов разной природы в структуре белка HSLU_ECOLI
(цепь E)
4.1. Описание контактов альфа-спирали с остальной частью молекулы.
Табл. Контакты альфа-спирали 369-387 с остальной частью цепи E белка
HSLU_ECOLI
Имя атома остатка
спирали
Asn384E.ND
Ile376E.CG2
Ala380E.CB
Thr369E.N
Имя
Расстояние в Å
контактирующего
атома
Arg394E.NE
2.651
Leu344E.CD
3.731
Leu395E.CD
3.750
ILE420E.O
3.080
Предположительная природа контакта
Ван-дер-ваальсово взаимодействие
Гидрофобное взаимодействие
Гидрофобное взаимодействие
Водородная связь
4.2. Поиск S-S- мостиков.
Молекула инсулина в проволочной модели. На ней показаны остатки цистеина с
дисульфидными мостиками.
Все остатки цистеина вовлечены в дисульфидные мостики.
В белке HSLU_ECOLI в цепи A всего один остаток цистеина, в других субъединицах – два
остатка. Они не образуют дисульфидных мостиков.
В белке HSLU_ECOLI нет дисульфидных мостиков в отличие от молекулы инсулина.
Слабых взаимодействий между боковыми цепями достаточно для защиты белка от
повреждающих воздействий внутри клетки, однако внеклеточному белку – инсулину –
нужна дополнительная защита от более жесткого внеклеточного окружения. Небольшого
числа ковалентных дисульфидных связей, образованных попарным связыванием
пространственно сближенных остатков цистеина, достаточно для того, чтобы
стабилизировать белковую структуру. Наличие соединенных остатков цистеина
дисульфидными мостиками объясняется также размером молекулы инсулина. Белок
маленький и нужно небольшим количеством связей удержать сложную структуру.
4.3. Поиск водородных связей между боковой группой серина и боковыми группами
других остатков.
Рассматривается взаимодействие между SER172A.OG и HIS11A.ND1. Расстояние между
атомами равно 2,94 Å.
Описание белка из PDBsum
1. В белке HSLU_ECOLI 1 структурный домен в цепи A – Alpha Beta 4-Layer
Sandwich.
Его схема приведена ниже.
Скаченный скрипт показывает цепь А в ленточной модели.
Это изображение показывает домен цепи A в ленточной модели с раскраской спиралей и
бета-тяжей.
2. Данная картинка иллюстрирует расположение элементов вторичной структуры в
последовательности.
В α-спиралях находится 32.8% от всех остатков последовательности.
В β-тяжах - 31.0%.
Следующая по представленности вторичная структура – 3-10 спираль (1.7%)
3. Реверсивный поворот – структура, образующаяся между атомами Oi и Ni+3, где i и
i +3 – номера остатков главной цепи белка. При этом происходит излом главной цепи
белка, она поворачивается в противоположную сторону.
4. Самая кривая спираль:
Gly126 - Leu137 , GPYAQAAARALL
Её отклонение от нормы составляет 11.3. Судя по этой цифре, можно сделать
вывод о том, что отклонения от нормы в спиралях невысоки, а значит во вторичной
структуре белка все спирали относительно ровные.
На картинке изображена самая кривая спираль Gly126 - Leu137.