Критерием образования водородной связи между донором и акцептором служил
о расстояние < 3.5 ангстрем, но этот критерий не абсолютен
, образование водородной связи возможно и между атомами, находящимися несколько дальше друг от друга. Например, OH группа Tyr93,
участвующего в гидрофобном взаимодействии, с большой вероятностью образуе
т водородную связь с лигандом, хотя и находится на расстоянии большем 4 ангстрем.
На рисунке эта связь показана более тонкой линией.
Списки доноров и акцепторов водородной связи несколько различаются у разных авторов , но относительно взаимодействия DUTPASE и UMP различия в определении доноров и акцепторов водорода не играют роли: при применении обоих определений атомы из DUTPASE и UMP, образующие водородную связь, определяются однозначно.
Критерием гидрофобного взаимодействия между атомами, способными в него вступать ,было расстояние 5 ангстрем.
Возможно, что некоторые взаимодействия, распознанные как гидрофобные, являются на самом деле Ван-дер-ваальсовыми.
На рисунке, приведенном ниже, изображена зона связывания DUTPASE с лигандом , контакты между белком и UMP
рассматривались как совокупность водородных связей и гидрофобных взаимодействий , другие варианты связывания
(такие как электростатические взаимодействия и т.д) не учитывались.
 | На рисунке полипептидная цепь целиком не поместилась.
UMP изображен в проволочной модели. Аминокислотные остатки, увеличенного диаметра, покрашенные в зеленый, взаимодействуют с UMP,
Рядом подписан тип и номер остатка. Отрезками показаны водородные связи. Атомы из полипептидной цепи, изображенные в шариковой модели,
но не соединенные отрезками с атомами из UMP , участвуют в гидрофобном взаимодействии. Аминокислотные остатки AA1 и AA2 из генно-инженерного
эксперимента (план которого приведен ниже)покрашены соответственно в желтый и салатовый. Атомы, участвующие в связывании лиганда, находились как путем автоматического анализа, так и вручную: результаты обеих проверок совпали.Для автомаического анализа был создан файл с определениями (definitions) для атомов, способных быть донорами и акцепторами протонов в белке и лиганде, а также для атомов, способных вступать в гидрофобное взаимодействие.Затем находилось пересечеие этих областей. |
(полипептидная цепь, не участвующая во взаимодействии на рисунке отсутствует)
В генноинженерном эксперименте рассматривается возможная замена аминокислотного остатка, которая вероятнее всего повлияет на способность белка связываться с лигандом, а также, параллельная замена, не влияющая на связывание.
Предполагается возможность возникновения таких замен при мутагенезе.
Для случая взаимодействия DUTPASE и UMP довольно сложно указать аминокислоту, участвующую в образовании водородной связи, замена которой привела бы к потере способности белка связываться с лигандом: DUTPASE образует с UMP всего 4 водородные связи при этом 3 из них поддерживаются за счет кислородов и азотов из остова полипептидной цепи (N и O).При замене этих аминокислот н а практически любые аминокислоты, не очень сильно отличающиеся размером, потеря способности к связыванию не произойдет .
Предлагаемая замена: заменить аминокислоту, образующую водородную связь, за счет азота из остова белка (MET98 -AA1), на пролин: при атоме азота, образующем в остатке пролина пептидную связь с другой аминокислотой нет водорода. Поэтому N из пролина не способен служить донором в водородной связи.
Таким образом, в этом месте лиганд не будет связываться с белком. Если учесть что водородных связей м ежду DUTPASE и UMP очень мало и таким образом каждая из них вносит существенный вклад в способность белка удерживать лиганд, то потеря одной из них будет иметь большое значение.
Другой вариант, рассмотрим не столь однозначную ситуацию: заменить ASN84 (полярный) (в нем атом ND2 является донором водорода) на гистидин (полярный ), в нем тоже есть атом азота- NE2,-который может служить донором водорода. Но боковая группа гистидина очень громоздкая, она изменит конформацию полипептидной цепи, что может помешать связыванию.
Кроме того, донор водорода (азот)
в гистидине будет иметь другие координаты, чем соответствующий азот в аспарагине. А водородная связь очень чувствительна к направлению,
особенно к направлению донорной группы. Обычно валентная связь донора ,в данном случае N-H, прямо смотрит на тот акцептор, с коим водородная связь образуется.
Таким образом, данная замена тоже, скорее всего, повлияет на способность белка связываться с лигандом.
Замена аминокислотного остатка белка, контактирующего с UMP, но, тем не менее, предположительно, мало влияющая на способность связывания с UMP.
Заменим остаток, участвующий в гидрофобном взаимодействии с UMP -MET68(AA2) на другую аминокислоту, радикал
которой обладает гидрофобными (является неполярным) свойствами, - на изолейцин .Радикал изолейцина примерно того же размера,
что и радикал метионина .Так что, скорее всего, такая замена не повлияет на способность белка связываться с лигандом.