Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса ДНК-связывающего домена парного бокса PAX5/ETS и фрагмента ДНК - сайта связывания PAX/ETS и mb-1 промотора

Краткое описание структуры в файле 1mdm.pdb

организм: Homo sapiens
В файле приведены координаты атомов следующих молекул: цепь A и цепь B - ДНК-связывающие домены парного бокса и C-ETS-1 белка PAX-5 соответственно.
C и D - цепи ДНК со следующей последовательностью:


     цепь С [1]  5' - TTGCCGGAGATGGGCTCCAGTGGCCT  - [26] 3'         
                       |||||||||||||||||||||||||
     цепь D [26] 3' -  ACGGCCTCTACCCGAGGTCACCGGAA - [1]  5'

где 1 и 26 - номера первого и последнего нуклеотида.
Изображение ДНК-белкового комплекса:



Функции белка, структура которого представлена в файле 1mdm.pdb

Название: белок парного бокса Pax-5
Альтернативное название: специфичный относительно В-клеток транскрипционный фактор
Короткое название=BSAP
Состоит из 391 а.о.
Находится в ядре.
ID: PAX5_HUMAN
Accession number: Q02548
Функция: может играть важную роль в дифференциации В-клеток, а также в невральном развитии и сперматогенезе.
Участвует в регуляции гена CD19, В-лимфо-специфичного целевого гена.
Биологические процессы: дифференциация клеток
			гуморальный иммунный ответ
			развитие нервной системы
			морфогенез органов
			регуляция транскрипции
			сперматогенез
			транскрипция с промотора РНКполимеразыII
Молекулярная функция: связывание ДНК

Исследование структуры ДНК

С помощью программ find_pair и analyze был определен тип структуры ДНК - правозакрученная В-форма, а также средние значения торсионных углов для внутренних нуклеотидов (при помощи программы excel).
Файл excel с таблицей значений торсионных углов


	alpha	beta	gamma	delta	epsilon	zeta	chi
ДНК из 1mdm.pdb	-47,3	0,63	33,4	139,6	-70,2	-95,4	-108,8

Наиболее деформированным остатком оказался G24 на цепи D (деформированность определялась через суммирование разниц значения каждого угла и среднего значения по данному углу; чем больше была сумма, тем более деформирован остаток)

Исследование природы ДНК-белковых контактов

Таблица. Контакты разного типа в комплексе 1mdm.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	10	4	15
остатками фосфорной кислоты	23	0	23
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	6	3	9
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	5	0	5

Cкрипт define.def, в котором определены множества полярных и неполярных атомов
По данным таблицы можно сказать, что полярных взаимодействий между белком и ДНК гораздо больше, чем неполярных, особенно с остатками фосфорной кислоты. Это можно объяснить тем, что от остова ДНК "наружу" торчит множество кислородов.
Можно было бы ожидать, что в малой бороздке взаимодействий будет гораздо меньше, и это отчасти правда для неполярных взаимодействий. Однако полярных взаимодействий внутри малой бороздки почти столько же, сколько и в большой. Это можно объяснить взаимным расположением ДНК и белка: белок состоит из 2 субъединиц, соединенных тонким, одноцепочечным мостиком, который пролегает как раз в малой бороздке, там и находятся все 5 полярных контактов.


Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

Команда: nucplot 1mdm_old.pdb, где 1mdm_old.pdb - файл с описанием структуры ДНК-белкового комплекса в старом формате pdb.
Полученные изображения:


Возможные распознающие контакты

Возможно, роль распознающего контакта играет пара Arg391(B) - G7(C). Между ними - 2 водородные связи:

Обе водородные связи соединяют аминокислоту с азотистым основанием, а не сахаром или остатком фосфорной кислоты, что также может свидетельствовать в пользу этого контакта как распознающего.

Характеристика ДНК-связывающего домена "парного бокса" (paired box) Q02548

С помощью инструментов Pfam была определена доменная структура белка из исследуемого комплекса.

Полное название ДНК-связывающего домена - Paired box protein, N-terminal
Его краткая аннотация в InterPro:
Парный бокс - консервативный N-терминальный домен из 124 аминокислот, его функции неизвестны. Обычно (но не всегда) он предшествует домену гомеобоксу. Гены парного бокса экспрессируются в различных сегментах развивающейся плодовой мухи, наблюдаемая попарная группировка сегментов зависит от позиции сегмента в сегментальном массиве, а не от его природы как в случае с гомеотичными генами. Это свидетельствует о том, что эти гены влияют на процессы отличные от гомеотичногенных.