Программы DSSP и HBplus

  1. Определить вторичную структуру молекул белка, представленных в записи 1jw9, программой DSSP. Перечислить цепи белка и для каждой – сколько каких элементов вторичной структуры нашёл DSSP. Одним элементом вторичной структуры считаем блок идущих подряд букв H (альфа-спираль) или E (бета-тяж). Открыть PDB-файл в редакторе и изучить поля HELIX и SHEET. Сравнить два описания вторичной структуры (вычисленное DSSP и приведённое авторами записи).

      2. Имея pdb-файл записи 1jw9 (1jw9.pdb), запустив на kodomo команду:

      dsspcmbi 1jw9.pdb 1jw9.dssp

      получим на выходе dssp (1jw9.dssp).

      Выходной файл импортирую в excel (dssp.xls). Необходимая нам информация заключена всего в двух колонках: RESIDUE (где приведены номер остатка и
      идентификатор цепи) и STRUCTURE, из содержимого каждой из ячеек которой нам нужен только первый символ. Используя данные выдачи dssp, получу информацию
      об элементах вторичной структуры для каждой цепи.

    Цепь B:

    1 альфа-спираль: 6-11
    2 альфа спираль: 13-16
    3 альфа спираль: 22-31
    4 альфа спираль: 41-53
    5 альфа спираль: 86-97
    6 альфа спираль: 112-120
    7 альфа спираль: 132-145
    8 альфа спираль: 174-177
    9 альфа спираль: 194-213

    1 бета-тяж: 33-37
    2 бета-тяж: 57-61
    3 бета-тяж: 102-106
    4 бета-тяж: 124-127
    5 бета-тяж: 149-155
    6 бета-тяж: 158-164
    7 бета-тяж: 222-227
    8 бета-тяж: 232-237

    Цепь D:

    1 альфа-спираль: 8-14
    2 альфа спираль: 28-36
    3 альфа спираль: 40-45

    1 бета-тяж: 2-6
    2 бета-тяж: 18-21
    3 бета-тяж: 52-55
    4 бета-тяж: 58-59
    5 бета-тяж: 71-75

    Теперь посмотрим данные о вторичной структуре, приведенные авторами в pdb-файле.

    Цепь B:

    1 альфа-спираль: 5-12
    2 альфа спираль: 12-17
    3 альфа спираль: 21-32
    4 альфа спираль: 40-54
    5 альфа спираль: 67-73
    6 альфа спираль: 78-82
    7 альфа спираль: 85-98
    8 альфа спираль: 111-121
    9 альфа спираль: 131-146
    10 альфа спираль: 172-178
    11 альфа спираль: 193-214

    1 бета-тяж: 33-37
    2 бета-тяж: 57-61
    3 бета-тяж: 102-106
    4 бета-тяж: 124-127
    5 бета-тяж: 149-155
    6 бета-тяж: 158-164
    7 бета-тяж: 222-227
    8 бета-тяж: 232-237

    Цепь D:

    1 альфа-спираль: 7-15
    2 альфа спираль: 27-37
    3 альфа спираль: 39-46

    1 бета-тяж: 2-6
    2 бета-тяж: 18-21
    3 бета-тяж: 52-55
    4 бета-тяж: 58-59
    5 бета-тяж: 71-75

    Теперь сравним результаты. DSSP не нашел две альфа-спирали цепи B, которые числятся в pdb (выделены жирным выше - 67-73 и 78-82). В выдаче dssp эти две последовательности остатков считаются G = 3-helix (3/10 helix) . Все остальные элементы вторичной структуры полностью совпали, если учесть, что в dssp в альфа-спираль не включены первый и последний ее остатки (таков алгоритм программы).

2. Проанализировать колонку PHI выдачи DSSP. Перечислить остатки, имеющие положительное значение угла φ (указать тип остатка, номер и цепь). Создать в PyMOL изображение, представляющее остовную модель (ribbon) одной из цепей белка, на котором различными цветами были бы выделены альфа-спирали, бета-тяжи, остатки с положительным φ и все прочие.

    Из файла-выдачи dssp выпишу остатки с положительным значением угла φ:

      аланин 2 цепи B;  
      аспарагиновая кислота 22 цепи B;  
      глицин 38 цепи B;  
      глицин 54 цепи B;
      глицин 83 цепи B;  
      лизин 146 цепи B; 
аргинин 156 цепи B;
      тирозин 166 цепи B;  
      глицин 169 цепи B;
      глутаминовая кислота 189 цепи B; 
глицин 214 цепи B;
      глицин 216 цепи B;  
      глицин 221 цепи B;
      цистеин 231 цепи B;
      метионин 1 цепи D; 
аланин 8 цепи D;
      глицин 15 цепи D;  
      глицин 49 цепи D; 	 
аспарагин 56 цепи D; 
глутамин 57 цепи D;
      глицин 69 цепи D;  
      глицин 81 цепи D;

      Создам в PyMOL изображение, представляющее остовную модель (ribbon) цепи D белка, на котором различными цветами выделены альфа-спирали, бета-тяжи, остатки с положительным значением угла φ и все прочие:

      Красным изображены альфа-спирали, желтым - бета-тяжи, синим - остатки с положительным значением угла φ, зеленым - все остальные остатки.

       

3. Программой HBPlus определить водородные связи в данной записи. Привести примеры водородных связей а) участвующих в стабилизации вторичной структуры; б) между боковыми цепями аминокислотных остатков; в) между боковой цепью одного остатка и остовным атомом другого. Есть ли в структуре водородные связи между белком и каким-либо лигандом (малой органической молекулой)? Если есть, то привести пример. Привести также один-два примера водяных мостиков между различными остатками. Каждый пример должен быть проиллюстрирован изображением, сгенерированным в PyMOL.

На kodomo командой:

hbplus 1jw9.pdb

получим файл 1jw9.hb2 с водородными связями в данной записи.

а. водородная связь, учавствующая в стабилизации вторичной структуры. Например, водородная связь между атомом кислорода остатка Ser-5 цепи B и атомом азота остатка Met-9 цепи B. Эти остатки входят в альфа-спираль и иллюстрируют правило, согласно которому остовный атом кислорода n-го остатка образует водородную связь с остовным азотом (n+4)-го остатка:

б. водородная связь между боковыми цепями аминокислотных остатков. Например, водородная связь между атомом азота аминогруппы боковой цепи остатка Lys-30 цепи B и атомом кислорода карбоксильной группы боковой цепи остатка GLU-8 цепи B:

в. водородная связь между боковой цепью одного остатка и остовным атомом другого. Например, водородная связь между атомом кислорода гидрокисльной группы боковой цепи остатка SER-47 цепи B и остовным атомом кислорода остатка GLY-43 цепи B:

г. водородная связь между белком и лигандом. Например, водородная мвязь между атомом кислорода гидрокисльной группы боковой цепи остатка SER-69 (цепь B) и атомом кислорода лиганда SO4 (252 цепь B):

д. водяной мостик между различными остатками. Например, водяной мостик между атомом кислорода гидрокисльной группы боковой цепи остатка SER-78 (цепь B) и атомом кислорода остатка LEU-76 цепи B посредством водородных связей с молекулой воды 288:

©2008-2010 Михальченко Алексей