BioScience Blog – Научный Биологический блог

Вработе при помощи компьютерных методов исследуются закономерности образования водородных связей между атомами белка. Работа преследовала две основных задачи: уточнение пространственных параметров взаимодействия и анализ предпочтений во взаимодействии разных типов атомов, входящих в состав белков.

Для решения первой из поставленных задач – определения параметров взаимодействий между атомами – была написана компьютерная программа, извлекающая необходимую информацию из заданных PDB-файлов.

Программа принимает на вход список исследуемых файлов формата PDB, названия типов атомов белка, взаимодействие между которыми требуется изучить, а также ряд технических параметров, в том числе максимальное расстояние между взаимодействующими атомами. Рассматриваются всевозможные пары атомов, удовлетворяющие заданным ограничениям, изо всех заданных PDB-файлов; данные о взаимном расположении атомов выдаются в виде таблицы. Фактически для каждой пары атомов выдается пять чисел, являющихся координатами атомов друг относительно друга в полярных системах координат, связанных с данными атомами.

Программа также выдает данные о распределении количества пар взаимодействующих атомов в зависимости от значений полярных координат. В частности, для исследования распределения расстояний между взаимодействующими

атомами рассматривались интервалы расстояний от 0 до 3,7 А с шагом в 0,1 А. Таким образом, для каждого из 37 интервалов программой выдается общее число пар атомов, удаленных друг от друга на соответствующее расстояние, а также относительное число таких пар. Относительное число рассчитывается как частное общего числа атомов и объема области пространства, ограниченной данным интервалом расстояния. Полученные данные о распределении значений параметров взаимного расположения атомов предполагается использовать для вывода эмпирического потенциала водородной связи.

Для решения второй задачи был проведён сбор статистики по различным типам атомов. Для этого из выборки структур негомологичных белковых цепей PDBselect25 были взяты все 746 цепей, чьи структуры были получены методом рентгеноструктурного анализа с разрешением не хуже 1,5 Å. Атомы кислорода и азота различных аминокислотных остатков были разбиты на 11 групп по химическим свойствам. Для каждой пары групп исследовалось распределение расстояний между атомами – их представителями. По такому распределению можно судить о наличии или отсутствии водородной связи между атомами данных групп. Была получена таблица, демонстрирующая, атомы каких групп могут образовывать водородную связь.

В перспективе предполагается провести аналогичный анализ взаимодействия атомов белка с атомами нуклеиновых кислот.