Исследование структуры 1OMS 1.Общее описание структуры 1OMS Компоненты структуры, описанной в документе PDB 1OMS Заголовок структуры: ISOMERASE Название структуры: STRUCTURE DETERMINATION BY MAD: E.COLI TRIGGER FACTOR 2 BINDING AT THE RIBOSOMAL EXIT TUNNEL. В документе представлены следующие цепи макромолекул: Идентификатор цепи A B C Число остатков 121 121 121 Название молекулы TRIGGER FACTOR TRIGGER FACTOR TRIGGER FACTOR Комментарии RIBOSOME BINDING DOMAIN EC: 5.2.1.8 ENGINEERED:YES ; В документе представлены следующие низкомолекулярные вещества: ID Название Формула Число копий MSE SELENOMETHIONINE (C5 H11 N1 O2 SE1) 9 SO4 SULFATE ION (O4 S1 2-) 13 PG4 TETRAETHYLENE GLYCOL (C8 H18 O5) 5 SO2 SULFUR DIOXIDE O2 S1 1 GOL GLYCEROL C3 H8 O3 1 HOH HOH(вода) H2 O1 214 Картинка «Компоненты структуры» Комментарии - Белок представлен в остовной модели, разным цветом отмечены разные полипептидные цепи. Лиганды из 2-х и более атомов— в шарнирной модели с раскраской по атомам . ДНК в данной модели отсутствует. Одноатомные лиганды тоже. Молекулы воды — в шариковой модели красного цвета. 2. Торсионные углы в полипептидной цепи белка TIG_ECOLI. Таблица. Измерение двугранных углов 10 остатка глицина в белке TIG_ECOLI, цепь А Название двугранного угла φ Угол определяется по координатам атомов (обращение к атому в соответствие с синтаксисом RasMol, в скобках – название атома) 10:A.N 10:A.Ca 10:A.C *9:A.C (карбонильный углерод 9-го остатка (глутамина) цепи А ) ψ ω (азот амидогруп пы 10-го остатка (глицина) цепи A) (α-углерод 10го остатка (глицина) цепи A) (карбонильны й углерод 10го остатка (глицина) цепи А ) 10:A.Ca 10:A.C 11:A.N (карбонильны й углерод 10го остатка (глицина) цепи А ) (азот амидогруппы 10-го остатка (метионина) цепи A) 10:A.C 11:A.N 11:A.Ca (карбониль ный углерод 10го остатка (глицина) цепи А ) (азот аминогруппы 11-го остатка (лейцина) цепи A) (α-углерод 11го остатка (лейцина) цепи A) (α-углерод 10-го (азот остатка амидогруппы 10- (глицина) го остатка цепи A) (глицина) цепи A) 10:A.N 10:A.Ca (α-углерод 10-го остатка (глицина) цепи A) 2. Изображение,иллюстрирующее определение угла φ. Результат измерения с помощью RasMol 63,14 55,2 -179,9 1 Карты Рамачандрана для следующих множеств аминокислотных остатков: A) все остатки пролина TIG_ECOLI все остатки глицина TIG_ECOLI все остатки, кроме остатков пролина и глицина, все остатки в альфа-спиралях, все остатки в бета-листах. Карта Рамачандрана для множества остатков пролина в белке TIG_ECOLI 210 180 150 120 90 угол PSI 60 30 0 -180 -150 -120 -90 -60 -30 -30 0 -60 -90 -120 -150 -180 угол PHI 30 60 90 120 150 180 Б) Карта Рамачандрана для множества остатков глицина в белке TIG_ECOLI 180 150 120 90 угол PSI 60 30 0 -180 -150 -120 -90 -60 -30 -30 0 30 -60 -90 -120 -150 -180 угол PHI 60 90 120 150 180 В) Карта Рамачандрана для множества всех остатков кроме глицина и пролина в белке TIG_ECOLI 180 150 120 угол PSI 90 60 -180 -150 -120 -90 -60 30 0 -30-30 0 -60 -90 -120 -150 -180 угол PHI Г). 30 60 90 120 150 180 Карта рамачандрана всех аминокислотных остатков в альфа спиралях 180 150 120 90 угол PSI 60 30 0 -180 -150 -120 -90 -60 -30-30 0 -60 -90 -120 -150 -180 угол PHI Д). 30 60 90 120 150 180 Карта Рамачандрана для множества аминокислотных остатков в бета-листах 180 150 120 90 угол PSI 60 30 0 -180 -150 -120 -90 -60 -30 -30 0 30 60 90 120 150 -60 -90 -120 -150 -180 угол PHI Сравнение карт Рамачандрана: Для большинства аминокислот, кроме глицина и пролина, характерно расположение пар (φ; ψ) в области (-70;-40) и (-120;140). Но выходит , что аминокислоты α-спиралей 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. 3. Исследование элементов вторичной структуры 3.1 Исследование альфа-спирали №20№39 3.1.12.5 a) спираль в остовной модели с «торца», около каждого С –атома приведен номер остатка: 180 б) спираль в «толстой» проволочной модели, вид с боку, показаны только атомы основной цепи (N, C,C,O), около каждого С–атома приведен номер остатка; пунктирной линией показаны водородные связи в основной цепи в) атомы основной цепи спирали в проволочной модели, а атомы C показаны как шарики 3.1.2Исследование альфа-спирали Среднее значение угла составляет -68,41 Среднее значение угла составляет -19,06 Параметры спирали: среднее число аминокислотных остатков на виток –(n+)=4 координаты атомов С, находящихся друг под другом: ALA21B.CA и LEU32B.CA Расстояние между ними составляет 16,520 №20№39 цепи В Шаг спирали = 6,315 Å Аксиальное смещение на остаток рассчитывается по формуле d=h/n, значит d=6,315 Å/4=1,578 Общее количество водородных связей в остове =79 Обобщенный паттерн водородных связей H (i,i+4) Примеры: H(21,25), H(25,29) ,H(23,27), H(34,38) Атомы С-бета находятся вне спирали. Это можно увидеть на картинке с) в п.2.5 *Дополнительно Б) НЕТ! Так как диаметр спирали меньше, чем 5.4 Å., а диаметр молекулы воды составляет примерно 7.84 Значит , молекула воды внутри спирали поместиться не сможет. В) Предсказано, что белок SCP-1, состоящий из 900 аминокислотных остатков, представляет собой одну длинную альфа-спираль. Определите длину спирали в Å. Количество витков спирали ~900/3,5=247 Высота 1 витка ~5,4 Å Значит, длина спирали в Å составляет 1387,8 Å(5,4*257) 3.2 Исследование антипараллельной бета-структуры 3.2.1 Картинка, иллюстрирующая расположение водородных связей в структуре: На втором рисунке отчетливо видно, что С-бета атомы одного бета-тяжа параллельны соответствующим С-бета атомам другого бета-тяжа, «линии», по которым располагаются С-бета атомы, совпадают с линиями направления С-бета тяжей. 1-ый рисунок А) Среднее значение угла φ = -122,447, ψ = 143,0353 Б) Тяж 1 (12-19): i, Тяж 2 (103-110): k+7, i+1, i+2, i+3, i+4, i+5, i+6, i+7 k+6, k+5, k+4, k+3, k+2, k+1,k H(k+6,i+1), H(i+1,k+6) H(k+4,i+3),H(i+3,k+4) ………………и т.д. Паттерн: H(a+2i; b-2i); H(b-2i; a+2i), i . Пояснения: Допустим , что m- первый остаток одного антипараллельного тяжа, а n- последний остаток другого антипараллельного тяжа,(эти остатки взаимодействуют друг с другом за счёт водородных связей). 3.3 Исследование параллельной бета-структуры 3.3.1 4.2 картинку, иллюстрирующую расположение водородных связей в параллельной структуре: 4.4 Расположение атомов С относительно оси структуры. Как видно из картинки, атомы С одного тяжа, расположенные «сверху», находятся в параллельных плоскостях с атомами второго тяжа, то же самое можно сказать и об атомах, расположенных «снизу». А) Среднее значение углов и у аминокислотных остатков: =-119,39 =124,54 Б) Вывод паттерна водородных связей для параллельных тяжей немного отличается от вывода паттерна для антипараллельных. Допустим, что m- первый остаток одного параллельного тяжа, а n- первый остаток другого параллельного тяжа (эти остатки взаимодействуют за счёт водородных связей), и паттерн будет иметь вид H (m+2i; n+1+2i); H(n+1+2i; m+2+2i), i = 1,2,3… В) Сравнение строения антипараллельной и паралельной - структуры: 1. И в параллельных, и в антипараллельных β-структурах одинаковое число водородных связей (9). 2. Отличие между средним значением φ и ψ незначительное. 3. В параллельной структуре почти все почти все водородные связи образуются между 1 аминокислотным остатком первого тяжа и 1 аминокислотным остатком 2го тяжа, одновременно между 2-мя аминокислотными остатками того же самого тяжа. А в антипараллельных структурах только между остатками разных -тяжей, расположенных параллельно (остатки).Исключение составляет только аминокислотный остаток, образующий водородную связь с остатком этого же тяжа(arg14,thr16). Данная картинка хорошо иллюстрирует сказанное выше. Г)***Дополнительно 6.1 -спираль стабилизирована множеством водородных связей, возникающих между находящимися поблизости друг от друга CO- и NH-группами. Атом водорода NH-группы одной аминокислотой образует такую связь с атомом кислорода СО-группы другой аминокислоты, отстоящей от первой на 4 аминокислотных остатка.-слой представляет собой полипептидные цепи, уложенные параллельно или антипаралльльно.Они соединены между собой при помощи водородных связей, возникающих между С=О- и NH-группами соседних цепей. Естественно, при этом имеется внешнее различие между -спиралями и -листами: -спираль -тяжи Д) Реверсный поворот антипараллельных -структур (103-110, 12-19 цепь А): Среднее значение для угла φ= -122,913 Среднее значение для угла ψ = 143,0813 4.Исследование контактов между аминокислотными остатками 4.1 Контакты альфа-спирали с остальной частью цепи А белка TIG_ECOLI Имя атома Имя Расстояние в Å Предположительная природа остатка спирали контактирующего контакта атома Val49B.CG Val39B.CG 4,037 Гидрофобное взаимодействие Ala21B.CB Met51B.SE 3,914 Leu32B.O Mse51B.SE 4,087 Glu25B.OE Arg3B.NH 2,728 Электростатическое взаимодействие 4.2 Изображение дисульфидных мостиков в структуре инсулина (1zni) ( изображены зеленым цветом): Всего в молекуле инсулина 12 остатка цистеина, количество дисульфидных мостиков равняется 6,отсюда вытекает, что все они связаны между собой дисульфидными мостиками. В заданной мне структуре нет остатков цистеина , в связи с этим нет дисульфидных мостиков. 4.3 А) Остатком, боковая цепь которого образует водородную связь с боковой цепью серина, является THR16. Расстояние между ними составляет 2,79 A. Изображение приведено ниже. * В заданной мне структуре имеются водородные связи, образованные между остатками серина и атомами основной цепи. Я их изобразила толстыми линиями. Как можно увидеть: их здесь 6. *.Количество атомов Ca у множества basic составляет 46, а у множества acidic- 47. Количество аминокислотных остатков, которые участвуют в образовании ионных взаимодействий, равно 20.