13. SCOP и CATH

1. Определение классификации доменов с помощью SCOP

Работаем с PDB-записью 1DUV.
Структура состоит из трёх идентичных полипептидных цепей (G,H,I), для каждой из них в базе данных SCOP найдено по два домена, всего 6 доменов:
region g:1-150 [35228]
region g:151-333 [35229]
region h:1-150 [35230]
region h:151-333 [35231]
region i:1-150 [35232]
region i:151-333 [35233]
Классификация этих доменов по SCOP следующая:
класс - альфа и бета белки (alpha and beta proteins, a/b); преобладают параллельные бета-листы (бета-альфа-бета единицы),
укладка - АТС-типа (АТС-like),
суперсемейство - аспартат/орнитинкарбамоилтрансфераза (aspartate/ornithine carbamoyltransferase),
семейство - аспартат/орнитинкарбамоилтрнсфераза (aspartate/ornithine carbamoyltransferase).
Укладку АТС-типа имеют два суперсемейства (аспартат/орнитинкарбамоилтрансфераза и аспартат/глутаматрацемаза). Суперсемейство аспартат/орнитинкарбамоилтрансфераза содержит одно семейство с тем же названием.

Рассмотрим теперь PDB-запись 1RDD. Это фермент РНКаза Н E.coli.
Он содержит всего один домен, который включает в себя всю цепь А:
chain a [33569]
Классификация домена:
класс - альфа и бета белки, альфа/бета (alpha and beta proteins, a/b),
укладка - мотив рибонуклеазы Н-типа (ribonuclease H-like motif); такую укладку имеют 7 суперсемейств,
суперсемейство - рибонуклеаза Н-типа (ribonuclease H-like); содержит 14 семейств,
семейство - рибонуклеаза Н (ribonuclease H).

2. Определение классификации доменов с помощью CATH

Для записи 1DUV в базе данных САТН также содержится по два домена для каждой из трех идентичных цепей. Всего - 6 доменов:
1duvG01 - участки 1-135, 319-333 цепи G, код CATH 3.40.50.1370.2.1.1.1.1;
1duvG02 - участок 136-318 цепи G, код САТН 3.40.50.1370.4.3.1.1.1;
1duvH01 - участки 1-135 цепи H, 319-333, код CATH 3.40.50.1370.2.1.1.1.2;
1duvH02 - участок 136-318 цепи H, код САТН 3.40.50.1370.4.3.1.1.2;
1duvI01 - участки 1-135, 319-333 цепи I, код CATH 3.40.50.1370.2.1.1.1.3;
1duvI02 - участок 136-318 цепи I, код САТН 3.40.50.1370.4.3.1.1.3.

Общая классификация:
класс: 3 (альфа бета, alpha beta),
архитектура: 3.40 (трехслойный(aba) сэндвич, 3-layer(aba) sandwich),
топология: 3.40.50 (укладка Россманна, Rossmann fold). Следующие ниже уровни (суперсемейство, семейство и т.д.) названий не имеют.
Суперсемейство 3.40.50.1370 содержит 9 семейств. Топологию 3.40.50 (укладка Россманна) имеют 139 суперсемейств.

Рассмотрим теперь запись 1RDD.
CATH, как и SCOP, содержит только один домен для этой записи:
1rddA00, остатки 1-155 (то есть вся цепь А), код CATH 3.30.420.10.2.1.1.3.3.
Классификация этого домена по CATH такова:
класс: 3 (альфа бета, alpha beta),
архитектура: 3.30 (двухслойный сэндвич, 2-layer sandwich),
топология: 3.30.420 (нуклеотидилтрансфераза, домен 5; nucleotidyltransferase, domain 5). Следующие ниже уровни (суперсемейство, семейство и т.д.) названий не имеют.
Топологию 3.30.420 имеют 14 суперсемейств. Суперсемейство 3.30.420.10 содержит 24 семейства.

Сравнение SCOP и CATH

1) Запись 1DUV
 И SCOP, и CATH определяют для этого белка 6 доменов (по два в каждой из трёх идентичных цепей). Тем не менее, в пределах одной цепи домены определяются несколько по-разному. По версии SCOР, можно выделить N-концевой и С-концевой домены:

CATH, в свою очередь, разделяет домены пространственно, при этом, если смотреть на их расположение в аминокислотной последовательности, один (1duvG02) находится внутри другого (1duvG01):


Сравним классификацию доменов белка 1DUV по SCOP и CATH.
Обе базы данных относят домены к классу альфа-бета белков. Далее САТН выделяет архитектуру "трёхслойный (альфа-бета-альфа) сэндвич", а в SCOP просто уточняется, что в структуре преобладают бета-альфа-бета единицы. По САТН домены имеют топологию "укладка Россманна". Укладка Россманна представляет собой шесть параллельных бета-тяжей, связанных с двумя парами альфа-спиралей в следующем топологическом порядке:
бета-альфа-бета-альфа-бета.
SCOP же относит 1DUV к укладке АТС-типа, а именно: два идентичных домена, образующих псведодиаду; элемент удвоения представляет собой 3 слоя (альфа/бета/альфа) и параллельный бета-лист из 4 тяжей). Заметим, подробное описание укладки по SCOP и САТН отличается. Кроме того, SCOP выделяет два идентичных домена в каждой полипептидной цепи, в то время как в САТН эти два домена отнесены к разным семействам. В SCOP же суперсемейство аспартат/орнитинкарбамоилтрансфераза содержит всего одно семейство.

4. Совмещение доменов из разных суперсемйств SCOP

Будем выравнивать домены из разных суперсемейств, но одной укладки по SCOP:
класс - альфа белки (all alpha proteins),
укладка - длинная альфа-шпилька (long alpha-hairpin):
2 спирали; антипараллельная шпилька, левосторонняя закрученность.

Последовательности:
1) 1N4C
суперсемейство - шаперонный J-домен (chaperone J-domain),
семейство - шаперонный J-домен (chaperone J-domain),
белок - J-домен ауксилина
организм - корова (Bos taurus).
Домен представляет собой всю цепь А данной PDB-записи.

2) 1S72
суперсемейство - рибосомальный белок L29 (L29p) (ribosomal protein L29),
семейство - рибосомальный белок L29 (L29p) (ribosomal protein L29),
белок - рибосомальный белок L29 (L29p) (ribosomal protein L29),
организм - архея Haloarcula marismortui.
Домен представляет собой всю цепь V данной PDB-записи.

Выровняем и совместим последовательности в PyMOL командой super.
Зелёным цветом показана цепь А записи 1N4C, фиолетовым - цепь V записи 1S72:

Рассмотрим ближе совмещение цепи А и С-концевого домена цепи V:

Хотя RMSD выравнивания довольно велико (9,555), выравнивание неплохое, и видно, что структура доменов, имеющих одну укладку по SCOP, всё же имеет некое сходство.

Назад