Учебный сайт
Главная Семестры Проекты Обо мне

Определение вторичной структуры с помощью DSSP

C помощью программы DSSP была определена вторичная структура белка из записи 1BDO.pdb. Результат - в файле 1BDO.dssp. Данные из полученного файла были импортированы в excel (файл 1BDO.xls). В колонках: 
RESIDUE и CHAIN  номер остатка и цепь, к которой он принадлежит; 
AA  	         однобуквенный код аминокислоты. 
STRUCTURE        тип вторичной структуры.
ACC              число молекул воды в контакте с этим остатком.
N-H-->O и т.д.   водородные связи; -3,-1.4 означает: N-H атомы i-го остатка связаны водородными 
                 связями с С=O атомами i-3 остатка, энергия связи равна -1.4 ккал/моль.
TCO              косинус угла между С=O остатка i и С=O остатка i-1 (для альфа-спирали равен ~+1, 
                 для бета-листов - ~-1; для определения структуры не используется).
KAPPA            угол излома, определяемый тремя Ca атомами i-2,i,i+2 
                 (используется для определения структуры (излом)).
ALPHA            двугранный угол, определяемый четырьмя Ca атомами остатков i-1,i,i+1,i+2 
                 (используется для определения хиральности).
PHI PSI          остовные торсионные углы (по IUPAC).
X-CA Y-CA Z-CA   координаты Ca атома.
Всего в белке 1 цепь. В ней, по предсказанию DSSP, вторичными структурами белка являются участки: 
 81- 84 бета-лист
 89- 92 бета-лист
108-109 бета-лист
114-120 бета-лист
123-128 бета-лист
133-138 бета-лист
145-146 бета-лист
151-155 бета-лист
Таким образом, DSSP предсказывает наличие у белка только бета-структур.
В файле pdb в полях SHEET и HELIX описываются вторичные структуры в белке. В записи 1bdo.pdb есть только поле SHEET, а, значит, в белке содержатся только бета-структуры. Всего определены 2 бета-листа A и B, по 3 цепи в каждом: 
бета-лист A:
THR A  90 - TYR A  92 
THR A 114 - ALA A 120
MET A 123 - GLU A 128    
бета-лист B:
HIS A  81 - ARG A  84
PRO A 151 - ILE A 155
VAL A 135 - ILE A 138
Сравним предсказание DSSP с данными из записи pdb:
полностью совпадают в двух списках участки 81-84, 114-120, 123-128 и 151-155. Участки 108-109 и 145-146 из предсказания (всего по 2 аминокислоты) в записи pdb не указаны, а участки 89-92 и 90-92, 133-138 и 135-138 из предсказания и записи соответственно перекрываются частично.

Поле PHI выдачи DSSP

Из данных файла 1bdo.dssp из поля PHI были отобраны остатки, значение угла phi для которых положительно. Торсионный угол phi для для большинства остатков бета-структур принимает отрицательные значения. В 1bdo.dssp, однако, 10 остатков имеют положительные значения phi: 
Остаток					PHI
глутаминовая кислота 77 цепь A		360,00
глицин 80 цепь A			124,90
глицин 89 цепь A			174,40
глицин 106 цепь A			96,20
глицин 112 цепь A			94,60
метионин 121 цепь A			51,80
лизин 122 цепь A 			75,20
глицин 133 цепь A			169,60
глицин 143 цепь A			85,10
аспарагиновая кислота 149 цепь A	70,60
Глицин, имея в качестве боковой цепи при Са атоме водород, имеет возможность свободно вращаться, этим можно объяснить такие значения phi для него. Для Glu 77 phi = 360 (0), глутаминовая кислота является крайним остатком, а, значит, для нее торсионный угол вычислить невозможно (неизвестны координаты предыдущего атома). В этом списке также присутствуют остатки метионина, лизина и аспарагиновой кислоты, которые, в отличие от глицина, обладают крупными боковыми цепями, поэтому их положительное значение phi непонятно.
Ниже на рисунке отмечены бета-структуры, а также остатки с положительными значениями phi.

Интересно, что лизин и метионин, положительное значение phi для которых нетипично, находятся на изломе, где последовательность делает поворот примерно на 180 градусов.

Водородные связи

C помощью HBplus были определены водородные связи в записи 1bdo.pdb. В результате был получен файл 1bdo.hb2.
Примеры водородных связей:
а) участвующих в стабилизации вторичной структуры;
лейцин 115, атом N ----- изолейцин 127, атом O
расстояние 2.73 ангстрем

Зеленым отмечены атомы, участвующие в водородной связи
б) между боковыми цепями аминокислотных остатков;
лизин 136, атом NZ ---- серин 79, атом OG
расстояние 3.03 ангстрем

в) между боковой цепью одного остатка и остовным атомом другого.
метионин 87, атом N ---- серин 85, атом OG
расстояние 3.26 ангстрем

г) между лигандом и белком
биотин, атом N1 ---- треонин 94, атом O
расстояние 2.88 ангстрем

д) водяной мостик
HOH 209, атом O ---- серин 85, атом O, расстояние 2.95 ангстрем
HOH 209, атом O ---- аспарагиновая кислота 149, атом OD1, расстояние 2.81 ангстрем

© Яшина 2009