Архив публикаций

Тезисы

XIII-ая конференция

Применение вычислительных методов в кристаллографиии макромолекул на примере решения кристаллической структуры комплекса рибосомного белка L1 с фрагментом мРНК.

Волчков С.А.¹, Кляшторный В.Г., Костарева О.С., Никонова Е.Ю., Никонов С.В., Невская Н.А.

Институт белка РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская д. 4

¹1Институт биофизики клетки РАН, Россия, 142290, г.Пущино, ул.Институтская д. 3

1  стр.

При расшифровке структуры биологических макромолекул методом рентгеновского анализа ищется функция ρ(x,y,z), описывающая распределение электронной плотности в кристалле исследуемого объекта. Эта функция может быть представлена в виде трехмерного ряда Фурье, комплексные коэффициенты F(h,k,l)exp[iφ(h,k,l)] которого называются в кристаллографии структурными факторами, а вещественные величины F(h,k,l) и φ(h,k,l) - соответственно модулями и фазами структурных факторов. Рентгеновский эксперимент позволяет определять лишь значения модулей F(h,k,l) структурных факторов. Определение значений фаз структурных факторов является центральной проблемой кристаллографии.

В кристаллографии макромолекул разработаны три основных метода определения фаз: метод изоморфного замещения, метод аномального рассеяния и метод молекулярного замещения. Два первых метода требуют внедрения в кристалл атомов с большим числом электронов, при использовании последнего метода необходимо иметь структуру, гомологичную искомой. Эта структура ориентируется должным образом в элементарной ячейке исследуемого кристалла, и рассчитанные с ее помощью фазы используются для построения карт электронной плотности искомой структуры.

В работе структура комплекса белка L1 из бактерии Thermus thermophilus с фрагментом мРНК была определена методом молекулярного замещения. В качестве модели использовалась структура, полученная комбинацией белка L1 из T. thermophilus в свободном состоянии и фрагмента мРНК из архейного РНК-белкового комплекса. Положение стартовой модели в элементарной ячейке было найдено с помощью программы Phaser, которая основывается на статистическом методе максимального правдоподобия. Уточнение ориентированных моделей велось в программном комплекcе CNS, в котором используется метод “моделированного отжига”, основанный на применении молекулярной динамики. Интерпретация карты электронной плотности и построение модели выполнялось в программе О.

После нескольких циклов уточнения и ручной правки модель была уточнена до значений факторов Rwork=21.8% и Rfree=28.1% при разрешении 2.6Ǻ. Модель обладает хорошими стереохимическими показателями и занесена в базу данных белковых структур Protein Data Bank (код 1ZHO).

Данная работа выполнялась при поддержке РАН, РФФИ (гранты №05-04-48338 и №04-04-49634), Программы фундаментальных исследований Президиума РАН “Молекулярная и клеточная биология” (№10002-251/П-10/145-161/140503-085).