Задание 1.
Работаем с записью 1MNM банка PDB.Необходимо определить по полю COMPND, цепи каких биополимеров описаны в записи и какими буквами они обозначены.
Поле COMPND:
COMPND MOL_ID: 1; COMPND 2 MOLECULE: DNA (STE6 OPERATOR DNA); COMPND 3 CHAIN: E; COMPND 4 ENGINEERED: YES; COMPND 5 MOL_ID: 2; COMPND 6 MOLECULE: DNA (STE6 OPERATOR DNA); COMPND 7 CHAIN: F; COMPND 8 ENGINEERED: YES; COMPND 9 MOL_ID: 3; COMPND 10 MOLECULE: PROTEIN (MCM1 TRANSCRIPTIONAL REGULATOR); COMPND 11 CHAIN: A, B; COMPND 12 FRAGMENT: RESIDUES 1 - 100; COMPND 13 SYNONYM: PHEROMONE RECEPTOR TRANSCRIPTION FACTOR; COMPND 14 ENGINEERED: YES; COMPND 15 MOL_ID: 4; COMPND 16 MOLECULE: PROTEIN (MAT ALPHA-2 TRANSCRIPTIONAL REPRESSOR); COMPND 17 CHAIN: C, D; COMPND 18 FRAGMENT: RESIDUES 113 - 189; COMPND 19 SYNONYM: MATING-TYPE PROTEIN ALPHA-2; COMPND 20 ENGINEERED: YES
Биополимеры, описанные в записи 1MNM
| Название биополимера | Номер цепи |
| Цепь ДНК (оператор STE6) | E |
| Цепь ДНК (комплементарна цепи E) | F |
| Белок (регулятор транскрипции MCM1, синоним - транскрипционный фактор рецептора феромона) | A, B |
| Белок (репрессор транскрипции MAT ALPHA-2) | C, D |
Задание 2.
Изучим водородные связи цепи D в пределах асимметрической единицы.Водородной связью будем считать расположение атомов двух полярных (азот или кислород) атомов из разных цепей на расстоянии менее 3,5 ?.
Создадим изображение, на котором были бы видны:
а) цепь D в остовной (ribbon или cartoon) модели;
б) обе цепи ДНК в остовной модели;
в) цепь белка, связанная с цепью D, в остовной модели (цвет другой цепи должен отличаться от цвета цепи D);
г) в проволочной (lines) модели – все (аминокислотные и нуклеотидные) остатки, связанные водородными связями с цепью D, и все остатки цепи D, связанные с другими цепями;
Из картинки видно, что с цепью D (зеленая)взаимодействует только цепь A (красная).
Желтым цветом показаны остатки цепи D взаимодействующие с ДНК и водородные связи между цепями A и D.
Синим цветом показаны водородные связи между цепью D и ДНК (белая).
Голубым остатки цепи A взаимодействующие с D.
Поподробнее можно посмотреть на все (аминокислотные и нуклеотидные) остатки, связанные водородными связями с цепью D, и все остатки цепи D, связанные с другими цепями:
load 1MNM.pdb
select polar, (symbol n or symbol o) and not het
select d_polar, (polar and chain d)
select not_d_polar, polar and not chain d
hide all
select not_d_polar_contacts, not_d_polar and (d_polar around 3.5)
select d_polar_contacts, d_polar and (not_d_polar around 3.5)
select contacts, not_d_polar_contacts or d_polar_contacts
show lines, byres contacts
show spheres, contacts
color yellow, symbol c and byres d_polar_contacts
color green, symbol c and byres not_d_polar_contacts
util.label_chains("byres not_d_polar_contacts")
label (name ca+C1*+C1') and byres contacts, "%s-%s"%(resn,resi)
select polar, (symbol n or symbol o) and not het - выделяем множество под названием polar, состоящее из атомов азота или кислорода, но не гетероатомов (не ионов, не лигандов и не молекул воды). Тем самым мы не рассматриваем водородные связи с молекулами воды, которые относятся к цепям, но не являются молекулами белков или ДНК.
select d_polar, (polar and chain d) - выделяем множество d_polar, в него входит пересечение множества polar и цепи d
select not_d_polar, polar and not chain d - множество not_d_polar, в него входит весь остаток от пересечения множества polar с цепью d
select not_d_polar_contacts, not_d_polar and (d_polar around 3.5) - множество not_d_polar_contacts из пересечения множеств not_d_polar и окрестности в 3,5 ангстрем множества d_polar
select d_polar_contacts, d_polar and (not_d_polar around 3.5) - множество d_polar_contacts из пересечения d_polar и области в 3,5 ангстрем множества not_d_polar
select contacts, not_d_polar_contacts or d_polar_contacts - множество contacts из объединения множеств not_d_polar_contacts и d_polar_contacts
Шариками (spheres) показаны атомы цепи D, участвующие в образовании водородных связей с другими цепями, или атомы других цепей (всех, кроме D), участвующие в образовании водородных связей с атомами цепи D.
Желтым выделены атомы углерода остатков цепи D, участвующие в образовании водородных связей с другими цепями.
Зеленым выделены атомы углерода других цепей (всех, кроме D), участвующие в образовании водородных связей с атомами цепи D.
Как видно, цепь D образует водородные связи с цепью А и ДНК.
Рассмотрим повнимательнее.
В пределах ассиметрической единицы полипептидная цепь D связана с цепью A водородными связями (со стороны цепи D связи образованы остатками неструктурированной области между первой и второй спиралью, остатками четвертой (последней) спирали и остатками рядом с О-концом цепи; в то время, как со стороны цепи А связи образованы остатками первой спирали и остатками неструктурированной области рядом с N-концом цепи):
Полипептидная цепь D связана с ДНК остатками, расположенными в последней альфа-спирали и неструктурированном участке между первой и второй спиралью.
Причем, связи образуются как с большой (через альфа-спираль),
так и с маленькой бороздками ДНК:
Задание 3.
Необходимо изучить связи цепи D с молекулами, находящимися в соседних симметрических образах асимметрической единицы.Связь цепи D с молекулой ДНК:
Далее соседние симметрические образы асимметрической единицы были восстановлены с помощью команды:
symexp sym, 1MNM, chain d, 3.5
Восстановилось 3 соседних симметрических образа.
Цепь D контактирует с ДНК на границе асимметрической единицы.
Т.е. получается, что часть контактов происходит в пределах одной асимметрической ячейки, а часть происходит между цепью D одной ячейки и ДНК другой ячейки.
На рисунке хорошо видно, что белок взаимодействует с большой бороздкой ДНК через альфа-спираль и с малой бороздкой ДНК через неструктурированный участок.
Цепь D связывается с цепью A другого образа ассиметрической ячейки. Более того, с ней даже образуется единый бета-лист.