Изображение белковых структур

Структура белка может быть изображена различными способами. Изображения на рисунке 2.17 базируются на одной и той же структурной модели, полученной с помощью кристаллографических данных. Каждая подчеркивает различные аспекты структурной организации белковой молекулы. В нашем примере белок представляет собой фермент метаболизма, малат дегидрогеназу (malate dehydrogenase), из «галофильного» (живущего в среде с высокой концентрацией соли) организма Haloarcula marismortui.

 

 

 

Рис. 2.17. Разные способы изображения одной и той же белковой структуры используются для того, чтобы подчеркнуть ее особенности. Объяснения в тексте. PDB код 1O6Z

 

Вторичная, третичная и четвертичная структуры белка показаны в верхней части рисунка 2.17, где полипептидная укладка дана в ленточном представлении. Вторичные структуры – это разрешенные локальные конформации цепи, возникающие вследствие химических и стерических ограничений. α-спирали и β-слои показаны, соответственно, как ленточные спирали и стрелки. Представленный белок – тетрамер. Его третичная структура представляет собой трехмерную конформацию субъединицы, а четвертичная структура этого белка образуется за счет объединения субъединиц в тетрамер.

Увеличенный фрагмент белковой структуры, детально иллюстрирующий взаимосвязи различных химических групп, показан в представлении шарики-палочки в нижней части рисунка 2.17. Подобные иллюстрации часто используются, например, для демонстрации взаимодействий в активном центре фермента. В нашем случае картина состоит из множества солевых мостиков (ионных связей между заряженными аминокислотами) и ионных связей с солями растворителя, от которых зависит стабильность белка в присутствии высокой концентрации соли.

В атомном представлении на рисунке 2.17 вокруг каждого атома нарисована Ван-дер-Ваальсова сфера – для более наглядного отображения белковой поверхности. Отрицательно заряженные атомы показаны красным, а положительно заряженные – синим цветом. Поверхность данного белка имеет суммарный отрицательный заряд, что характерно для белков тех организмов, которые адаптированы к высокой концентрации соли.

Как лучше представлять молекулу белка? Ответ в значительной степени зависит от того, на какую особенность структуры мы хотим обратить внимание в белке. На рисунке 2.18 представлена структура гемоглобина в двух представлениях. Первое представление (ленточное) показывает, что мы имеем дело с очень высокоспиральным белком, состоящим из четырех субчастиц-мономеров, каждый из которых окрашен в разные цвета. Второе (линии) – более наглядно показывает, где располагаются функциональные центры, в данном случае порфириновые кольца гемовых групп (окрашены красным).

а) б)

Рис. 2.18. Кристаллическая структура гемоглобина человека в двух представлениях: а) ленточном, б) в виде линий. PDB код 1BZ0