SCOP и CATH

Классификация доменов согласно SCOP

запись 1A40

Цепь А: 1-321

Классификация по SCOP (класс, укладка, суперсемейство, семейство):

	Класс: Alpha and beta proteins a/b (главным образом параллельные бета-листы (бета-альфа-бета единицы))
	Укладка: Periplasmic binding protein-like II (периплазматический связывающий белок типа II)
	Суперсемейство: Periplasmic binding protein-like II (отличается от суперсемейства типа I по топологии)
	Семейство: Periplasmic binding protein-like II
	Белок: фосфат-связывающий белок

В данном суперсемействе содержится 3 семейства:
- Phosphate binding protein-like
- Transferrin
- PG0945 N-terminal domain-like
Такую укладку имеет только 1 семейство.

запись 1T9H

Классификация

	Класс: All beta proteins (бета-белки)
	Укладка: OB-fold (баррель, закрытый или частично открытый n=5, S=10 or S=8; греческий ключ) 
	Суперсемейство: Nucleic acid-binding proteins (белки, связывающие аминокислоты)
	Семейство: Cold shock DNA-binding domain-like (ДНК-связывающий домен при холодном шоке; баррель, закрытый n=5, S=8)
	Белок: возможная ГТФаза EngC, N-терминальный домен

В данном суперсемействе содержится 16 семейств(список)
Такую укладку имеют 16 суперсемейств(список)

Классификация

	Класс:  Alpha and beta proteins (a/b)
	Укладка: P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases
	Суперсемейство: P-loop containing nucleoside triphosphate hydrolases
	Семейство: G proteins (G-белки)
	Белок: возможная ГТФаза EngC, C-терминальный домен

В данном суперсемействе содержится 24 семейства(список)
Такую укладку имеет 1 суперсемейство

Классификация доменов согласно CATH
1. A140
  - Классификация по CATH: 3.40.190.10.1.1.1.1.4
  - ```
  Класс: Alpha Beta	
  Архитектура: 3-Layer(aba) Sandwich	
  Топология: D-Maltodextrin-Binding Protein; domain 2	
  Суперсемейство: Periplasmic binding protein-like II
     
```
- В данном суперсемействе содержится 103 семейств
- Такую топологию содержит 7 суперсемейств
- Классификация по CATH: 3.40.190.10.7.1.1.4.1
- ```
Класс: Alpha Beta	
Архитектура: 3-Layer(aba) Sandwich	
Топология: D-Maltodextrin-Binding Protein; domain 2	
Суперсемейство: Periplasmic binding protein-like II
```
  - В данном суперсемействе содержится 103 семейств
  - Такую топологию содержит 7 суперсемейств
2. 1T9H
  - Классификация по CATH: 2.40.50.140.28.1.1.1.1
```
Класс: Mainly Beta	
Архитектура: Beta Barrel	
Топология: OB fold (Dihydrolipoamide Acetyltransferase, E2P)	
Суперсемейство: Nucleic acid-binding proteins
```
  - В данном суперсемействе содержится 89 семейств
  - Такую топологию содержит 19 суперсемейств
  - Классификация по CATH: 3.40.50.300.106.1.1.1.1
  - ```
  Класс: Alpha Beta	
  Архитектура: 3-Layer(aba) Sandwich	
  Топология: Rossmann fold	
  Суперсемейство: P-loop containing nucleotide triphosphate hydrolases
```
- В данном суперсемействе содержится 208 семейств
- Такую топологию содержит 139 суперсемейств
- Классификация по CATH: 1.10.40.50.1.1.1.1.1
- ```
Класс: Mainly Alpha	
Архитектура: Orthogonal Bundle	
Топология: Ribonucleotide Reductase Protein R1; domain 1	
Суперсемейство: Probable gtpase engc; domain 3
```
  - В данном суперсемействе содержится 2 семейств
  - Такую топологию содержит 5 суперсемейств
Сравнение SCOP и CATH.
1A40: количество доменов, которые выделили эти программы различаются, но суперсемейства, в которые входят домены, совпадают. Топология CATH отличается от укладки SCOP. Это, наверное, связано с тем, что CATH использует базу уже выделенных доменов, в частности, здесь это домены записи 1ixh. Почему CATH выделил 2 разных домена? Разделение, вероятно, связано с тем, что в CATH существуют больше нижних уровней классификации с разной степенью сходства выравнивания последовательностей (35%, 60%, 95%, 100%).
1T9H: SCOP выделил 2 домена, CATH - 3; первые домены (1t9hA01) совпадают с точностью до нескольких нуклеотидов и по классификации. Домен 1t9hA02 (CATH) является частью домена 1t9hA02 (SCOP), совпадают по суперсемейству. Что касается домена 1t9hA02, то различие в классификации начинается на верхних уровнях, в классе, что опять же связано с основным принципом работы алгоритма (поиск похожих доменов среди уже выделенных).
Выравнивание доменов, имеющих одну укладку, но состоящих в разных суперсемействах.
Были выбраны цепи А записей 2Q5C и 2HC9 для строения структурного выравнивания двух доменов с одной топологией по CATH (Rossmann fold), но из разных суперсемейств (PrpR receptor domain-like и Zn-dependent exopeptidases соответственно).
Доменная структура согласно pDomain:
```
	
		CATH	2Q5CA1	2-77, 168-188
                        2Q5CA2	78-167
		CATH	2HC9A1	2-155
			2HC9A2	156-490
```
Программой PDBeFOLD построили выравнивание, подали на вход программе Geometrical core, получили список остатков, принадлежаших геометрическому ядру, затем с помощью команды pair_fit в PyMOL получили изображение на рис.1.

Рисунок 1. Зеленым показана цепь А 2HC9, желтым - 2Q5C, красным - геометрическое ядро. RMSD = 1.223

Как можно было ожидать, остатки геометрического ядра совмещеются хорошо, с низким значением RMSD.
Но, в целом, пространственные структуры белков совместились плохо.
При работе с файлом 2HC9.pdb было обнаружено, что среди остатков, входящих в геометрическое ядро,
есть 2 остатка 345 и 466, имеющих 2 возможные конформации (В этой записи подобных остатков несколько). Изображение на рис.2.

Рисунок 2. Остатки, имеющие альтернативные конформации (в том числе Сα-атома)

Гибкое выравнивание с помощью FATCAT показано на рис.3. Характеристики выравнивания: RMSD = 2.89, 4 изгиба, 5 кластеров.
Как можно видеть, на рисунке 3, совмещение нельзя назвать хорошим для целой структуры, но домены с одной топологией совместились.

Рисунок 3. Желтым показана структура 2HC9, синим - 2Q5C

Таким образом, несмотря на то, что полное совмещение белков даже при гибком выравнивании показало не лучший результат,
наблюдается пространственное совмещение доменов с одной топологией как при жестком, так и при гибком выравнивании.
Интересно, что координаты доменов, найденные pDomain не всегда совпадают с теми, что находят те же SCOP и CATH.