Исследование белок-нуклеиновых контактов 1gji

Исследование контактов между молекулами белка и нуклеиновой кислоты

Различия между структурами:

• 1xi1_mmol: имеет 4730 атомов принадлежащих белку и ДНК + 113 гетеро атомов, из которых 1 атом Магния, а остальные вода;
• 1xi1: представляет собой две субъединицы белка представленного в файле биологической единицы и, как следствие, содержит в 2 раза больше атомов (9460 для белка и ДНК, 1 Mg, 226 + 11дополнительных молекул воды).

В дальнейшем использовался файл биологической единицы(1xi1_mmol).

Контакты разного типа в комплексе 1xi1_mmol

Для исследования контактов между белком и ДНК был использован полученный скрипт dna.def, помогающий определить дополнительные подмножества:
  base — все атомы оснований ДНК (эквивалентно dna and not backbone);
  mjg — атомы оснований ДНК, обращённые в большую бороздку ("major groove");
  mig — атомы оснований ДНК, обращённые в малую бороздку ("minor groove").

Оперируя ими уже легче изучить природу взаимодействий между белком и ДНК, в особенности в областях бороздок(что на данном примере затруднительно, так как присутствует только одна цепочка, состоящая из 3 тиминов).

При поиске полярных контактов использован порог расстояния в 3,5 Å, а при поиске неполярных — 4,5 Å (cоответственно, полярный контакт, или водородная связь, имеет место, если оба контактирующих атома полярны; неполярный контакт, или гидрофобное взаимодействие, предполагает, что оба атома неполярны).

	Полярные	Гидрофобные	Всего
Контакты белка с ...
... остатками 2'-дезоксирибозы	4	15	19
... остатками фосфорной кислоты	3	нет	3
... остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	0	6	6
... остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	2	0	2

На данном примере достаточно сложно сделать более-менее достверный статистический вывод об отношении числа контактов. Однако, кое-какое заключение сделать можно. А именно: число гидрофобных контактов явно преобладает над полярными, также почти все контакты являются взаимодействиями белка с остовом нуклеотидной цепи. Что же до взаимодействия с бороздками, то здесь говорить что-то определённое сложно и это будет рассмотрено в следующем пункте.

Поиск специфических контактов, обеспечивающих узнавание сайта в молекуле ДНК.

Однако на примере цепи из 3х нуклеотидов что-либо показать или проверить предположения сложно.

На этом рисунке можно увидеть цепь ДНК; большая бороздка предположительной спирали находится сверху, малая снизу. Толстыми линиями выделены остатки взаимодействующие с ДНК; бирюзовым цветом выделены атомы вступающие в гидрофобные взаимодействия с остатками сахара, фосфатами, а также одним основанием. Крупными шариками выделены атомы образующие водородные связи с остатками сахара, фосфатами и одним основанием. Сверху подписан Tyr148 образующий гидрофобное взаимодействие с основанием Тимина со стороны большой бороздки, снизу подписан Asn62 атом азота радикала которого способен образовывать водородные связи с кислородами двух других остатков Тимина.

Вследствие преобладания контактов с остовом нуклеотидной цепи можно сделать вывод, что данному ферменту, являющемуся полимеразой, важно не столько специфическое узнавание нуклеотидной последовательности, сколько возможность зафиксировать остов цепи в пространстве, где и будет собираться(или восстанавливаться) молекула ДНК с участием полимеразы.

Мне показался наиболее интересным контакт треонина с 2`-дезоксирибозой, там образуется три атома треонина образуют три полярных контакта с одним атомом сахара. На мой взгляд, именно этот контакт отвечает за специфичность узнавания ДНК полимеразой.

Описание функций исследованного белка с помощью UniProt и Pfam

Построение схемы контактов белка с ДНК

nucplot 1xi1_mmol.pdb