Сравнительный анализ пространственных структур белков

Пример 1: Белки, не имеющие постоянной формы
Протимозин альфа

Фибриллярные белки
Coiled coil (миозин, альфа-кератин)
Тройная спираль (коллаген)
Бета-спираль (паутина)

Пример 2a: Миозин – фибриллярный белок
Схема из книги C.Branden, J.Tooze “Introduction to protein structure”

Пример 2b: Тропомиозин из сердечной мышцы кролика (это не миозин, но тоже двойная спирализованная спираль - coiled coil)
PDB 2TMA. РСА, разрешение 15 ангстрем
Две параллельные альфа-спирали

Упражнение:
примерно какой длины последовательность спирализованного хвоста миозина?

2c: Как coiled coil проявляется в последовательности? Например, лейциновой молнией
Белок SCP1 из синаптонемного комплекса – тоже coiled coil

2d: Как лейциновая молния (Leucine zipper) проявляется в структуре?
Показаны каждый 7й
остаток цепей A и B;
Leu - зеленые (A) и
темнозеленые (B)
Лейциновая молния
PDB код 1ci6

Пример 2e: использование лейциновых молнии в транскрипционных факторах для узнавания участков ДНК с определенной последовательностью (“специфическое узнавание ДНК”)

Большая бороздка
Малая бороздка
Большая бороздка
Сахарофосфатный остов ‘прямой’ цепи
Сахарофосфатный остов ‘обратной’ цепи
5’
5’
3’
3’
Вот что нужно узнавать!

Вот как расположены домены ‘лейциновая молния’ при связывании ДНК
1NWQ: транскрипционный фактор
CCAAT/enhancer-binding protein (C/EBPs) крысы

Белки colied coil
1M1J: native chicken fibrinogen
три параллельных спирали. 2.7Å
1QU7: E.coli cytoplasmic domain
of a serine chemotaxis receptor.2.6Å
Четыре антипараллельных спирали

Пример 3: тропоколлаген – тройная спираль
1BKV: синтетический
коллагеноподобный
белок с природной
последовательностью
PRO-HYP-
GLY-PRO-HYP-GLY-PRO-HYP-GLY-ILE-THR-GLY-ALA-ARG-GLY-LEU-ALA-GLY-PRO-HYP-GLY-PRO-HYP-GLY-PRO-HYP-GLY-PRO-HYP-
=========
G-X-X

Три цепи тройной спирали одинаковы, регулярны, параллельны и “близки” к бета-тяжам

Тройная спираль удерживается водородными связями остовных атомов
Цепь A
Цепь C
Цепь B
i-я тройка
(i+1)-я
i-я тройка:
Gly-Pro-Hyp
(i+1)-я:
Gly-Pro-Hyp

Схема водородных
связей в тройной спирали.
Полярные атомы Gly.O и
Hyp.O не образуют водо-
родных связей

ПРАВИЛО:
Цепь A
Цепь C
Цепь B
Gly.N из (i+1)-й тройки цепи образует водородную связь с Pro.O из i-й тройки следующей по стрелке цепи

Еще одна схема тех же связей

Модель коллагена (5 цепей тропоколлагена)
Соседние
тропоколлагены
связаны водородными
связями
гидроксильных групп
гидроксипролина
с остовными
кислородами

Пример 4. Фиброин паутины -бета-спираль

Миоглобин свиньи в комплексе с гемом, O2