Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://kodomo.cmm.msu.ru/~lu.andreeva/dnaprot.html
Дата изменения: Tue Sep 29 22:17:31 2009 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:30:33 2012 Кодировка: Windows-1251 |
В pdb файле приведены координаты атомов следующих молекул:
цепь A [1] TTTTGCCATGTAATTACCTAA. [21] |||||||||||||||||||||| цепь B [42] .AAACGGTACATTAATGGATTA [22],
На сайте UniProtKB был получен файл с описанием белка Segmentation polarity homeobox protein engrailed (HMEN_DROME). По данным UniProt, функция белка заключается в определении сегментации тела. Он также отвечает за развитие центральной нервной системы. Является транскрипционным регулятором, подавляющим активированные промоторы. Белок располагается в ядре. Обычно фосфорилирован, и это влияет на функцию. Принадлежит к семейству engrailed homeobox. Содержит один домен для связывания с ДНК-гомеобоксом.
Днк, описанная в приведенном выше документе pdb, представляет собой правозакрученную B-форму.
Исследуем влияние белка на торсионные углы ДНК. Для этого воспользуемся программами find_pair и analyze, предварительно
переведя pdb файл в старый формат (remediator). Выполним команду find_pair DNA_old.pdb stdout | analyze и получим файл DNA_old.out.
В данном файле содержится информация о торсионных углах в молекулах ДНК. Экспортируем эти данные в Exel (см. файл) и проанализируем.
Стоит отметить, что средние значения торсионных углов различаются у А и В цепей в пределах 20 градусов. Я искала такие комплементарные пары, значения торсионных углов которых
значительно отличаются от среднего в обеих цепях (если эти искажения связаны с ДНК, то должны обнаруживаться на обеих цепях).
Такими парами, на мой взгляд, можно назвать 3T-41A, 9G-34C и 12T-32A. При рассмотрении этих участков в программе RasMol взаимодействия с белком кажутся возможными только для пары A12-T32 (на
рисунке синим обозначены нуклеотиды 3T-41A, 9G-34C, интересующий нас -12T-32A - зеленым):
На мой взгляд, взаимодействия с белком не сильно влияют на торсионные углы ДНК, поскольку структура ДНК поддерживается большим количеством водородных связей и стекинг-взаимодействиями. Изменение углов привело бы к ухудшению этих связей и нарушению структуры, что может быть чревато нарушениями функции ДНК.
Создадим скрипт my_dna.def, в котором обозначим следующие множества:
dna1 (*:A.*, *:B.*) o_phosphate (*.OP? and dna1) o_ribosa (*.O4' and dna1) c_ribosa (*.c?' and dna1) p_dna (*.P? and dna1) h_donor_dna (dg.n1, dg.n2, da.n6, dc.n4, dt.n3) h_acceptor_dna (dt.o4, dt.o2, dc.n3, dc.o2, da.n3, da.n1, da.n7, dg.n3, dg.o6, dg.n7) hydrophob_dna (*.c? and dna1) polar_protein ((*.O?, *.N?) and *:c.*) hydrophob_protein ((*.C?, *.S?) and *:C.*) big_dna_polar (dc.n4,da.n6, da.n7, dg.n6, dg.n7, dt.o4) small_dna_polar (dc.o2, da.n3, dg.n3, dt.o2) big_dna_hydrophob (dc.c4, dc.c5, dc.c6, da.c5, da.c6, da.c8, dg.c6, dg.c5, dg.c8, dt.c5, dt.c5m, dt.c4) small_dna_hydrophob (da.c2, da.c4, dg.c2, dg.c4, dt.c2)
Контакты атомов белка с | Полярные | Неполярные | Всего |
остатками 2'-дезоксирибозы | нет | 13 | 13 |
остатками фосфорной кислоты | 3 | 4 | 7 |
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки | 0 | 1 | 1 |
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки | 0 | 1 | 0 |
Как видно из таблицы, белковая молекула практически не взаимодействует с азотистыми основаниями ДНК, но присутствуют контакты с сахарофосфатным остовом ДНК, причем гидрофобных взаимодействий больше. Это довольно странно, потому что остов ДНК заряжен отрицательно, и гидрофобные углероды дезоксирибозы "окружены" отрицательным зарядом. Тем не менее, мне не удалось обнаружить больше полярных контактов. Взаимное расположение белка и ДНК можно наблюдать более подробно на следующем рисунке:
На рисунке видно, что одна из альфа-спиралей заходит и взаимодействует с большой бороздкой ДНК, однако при подробном рассмотрении в RasMol выясняется, что большинство аминокислотных остатков этой спирали гидрофобны. Поскольку альфа-спираль заходит в бороздку, у нее появляется возможность взаимодействовать с гидрофобными атомами ДНК.
Переведем pdb файл в старый формат: remediator --old 1HDD.pdb > 1HDD_old.pdb
Воспользуемся программой nucplot:
nucplot 1HDD_old.pdb
и получим файл nucplot.ps.
С помощью ассоциированной программы GSview откроем файл и получим популярную схему ДНК-белковых контактов:
На рисунке видно, что ДНК имеет только один контакт с белком. О такой скудности контактов говорят и небольшое количество нуклеотидов с отклоненными от среднего значениями торсионных углов (см. выше). Значит, либо условия рентгеноструктурного анализа изменили взаимосвязь ДНК и белка, либо на самом деле ДНК-белковые взаимодействия реализуются с помощью гидрофобных контактов.
Рассмотрев предыдущую картинку, исследуем единственный полярный (через водородную связь) контакт между С34 ДНК и белком:
Однако мне сложно назвать распознающим контактом взаимодействие остова белка с остовом ДНК, поэтому я попыталась найти контакты с помощью RasMol. Для этого были выбраны атомы белка, удаленные от ДНК менее, чем на 4.5A. Среди них был обнаружен подходящий (аспарагин 51 цепи С и аденин 13):
Расстояние между амино-группой аспарагина и N7 гуанина составляет 3.44A, а между карбонильной группой аспарагина и амино-группой аспарагина - 3.14A. Такие расстояния характерны для водородных связей, и поскольку наблюдается контакт между азотистым основанием ДНК и боковым радикалом белка, я думаю, можно назвать его распознающим.
На сайте Pfam найдем исследуемый белок HMEN_DROME: http://pfam.sanger.ac.uk//protein/p02836.
Определим доменную структуру белка:
Source | Domain | Start | End |
---|---|---|---|
PfamA | Homeobox | 455 | 511 |
PfamA | Engrail_1_C_sig | 512 | 543 |
Гомеобокс был впервые обнаружен в некоторых белках сегментации у дрозофилы, однако
сейчас установлено, что он сохранился во многих других животных, включая позвоночных.
Гены Hox кодируют регуляторы, содержащие гомеодомен, которые реализуют различные генетические программы, ответственные
за формирование оси тела от головы к хвосту. Домен связывается с ДНК по типу "спираль со спиралью". Этот мотив определяется
двумя альфа-спиралями, близко контактирующими с ДНК. Одна из спиралей связывается с ДНК водородными связями и гидрофобными взаимодействиями,
образующимися с остовом ДНК и метильными группами тимина. Другая спираль стабилизирует структуру.