蛋白质交联的初步评估

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Jmol中的FirstGlance是可视化、理解和共享蛋白质分子结构的最容易使用的工具。它提供了带有大量解释和示例的引导式探索,同时为高级用户提供了充足的功能。只需单击几下鼠标,任何分子场景都可以保存为幻灯片演示-即时动画(GIF文件)--请参阅下面的示例tinyurl.com/movingmolecules公司.

下面是评估假设的分步说明蛋白质交联由FirstGlance以Jmol的形式报道。真实的交联键以及冲突这是模型中的不规则性,而不是交联键。

目录

异肽键说明

1.转到Jmol简介(右键单击链接,在新选项卡中打开),然后输入PDB代码 2个i9.

图片:Fgij-xl1.png


2.FirstGlance会自动提醒您存在异常的蛋白质交联。根据FirstGlance是否处于更少或更多详细信息模式。无论如何,请转到工具选项卡并单击蛋白质交联:

图片:Fgij-xl2.png


3.在当前分子中的交联类型列表中,单击异肽:

图片:Fgij-xl3.png


4.在假定交联键列表中,单击第一个案例。

图片:Fgij-xl4.png


5.将播放一部简短的电影,向您展示这对特定残基在整个结构中的位置,然后放大以详细显示这对残基。正如FirstGlance所解释的那样,你的工作是决定这是否是真的异肽键或不存在(模型中的冲突错误)。这对残基被建模为一个异肽键(而不是两个未连接的残基碰撞)。1.3º的异肽键长度适用于异肽键(参见步骤4中关于键长度快照的段落)。出版物摘要(点击分子信息选项卡)提到了FirstGlance检测到的硫酯键和异肽键。

图片:Fgij-xl6-cropped.png

图片:Fgij-xl7-2xi9.gif

C类
O(运行)
N个


6.最后,单击链接以显示电子密度图.非常好分辨率1.9μl时,这对残基中的每个原子都有明确的电子密度。关于这些原子在模型中的位置,没有任何歧义。因此,电子密度图支持这种异肽键的存在。

图片:Fgij-xl8.png图片:Fgij-xl8.gif

交联残留物的保存

如果PDB文件由预处理ConSurf公司显示交联残基后,将通过检查显示其进化保守性水平ConSurf颜色(第一眼的左中)。

有关更完整的说明和图示,请参见解释ConSurf结果.

例如,下面是过氧化氢酶中Cys356和Tyr379之间的硫醚共价交联第1年7月(多序列比对包括从22855个独特的相似序列中取样的150个序列平均成对距离为0.96。)

图片:1sy7-fg-硫醚.png

图片:1sy7-fg-consurf-thioteher.png

过氧化氢酶中的硫醚交联第1年7月.
C类 N个 O(运行) S公司

交联残留物:
图片:ColorKey ConSurf NoYellow NoGray.gif
血红素: C类 N个 O(运行)
单击Cys硫原子(绿色箭头)在底部生成报告。

显示守恒的其他交联示例:

验证的交叉链路示例

FirstGlance检测到的所有7种类型的验证交联示例列在FirstGlance中。通过单击显示交联类型列表蛋白质交联在“工具”选项卡中(如上面的步骤2所示)。无论显示的模型是否有任何交联,依次单击每种交联类型都会在左下面板中显示更多信息,包括示例。例如,以下是FirstGlance列出的组氨酸-酪氨酸交联示例的快照:

图片:Fgij-xl9-histyr-examples.png


冲突

FirstGlance表明,仅基于相关原子之间的距离,存在“假定的交联”(点击链接详细方法第一眼)。有时,相关原子的邻近性不是真正的共价键交联,而是由于备用位置或者原子模型中产生的小错误冲突.

对于FirstGlance建议的每个假定交联,用户有责任评估它是真正的共价交联还是冲突。FirstGlance明确了这一责任(请参阅上面第4步中快照的底部段落)。

债券

重要的是不要从字面上理解FirstGlance/Jmol显示的债券。原子坐标文件来自wwPDB网站不要指定大多数共价键。相反,只要两个原子足够接近,Jmol就会在原子之间绘制共价键。在碳、氮和氧的情况下,这是指一对原子之间的距离≤1.81º(有关实际键长,请参阅脚注[1]). 在完全准确的模型中,这是正确的,但经验模型有时会导致债券支取错误。因此,Jmol可能会在现实是冲突而不是债券的地方展示债券;Jmol可能无法显示被认为是共价键合的原子之间的键粘连,但在模型中距离太远。

案例插图

对于每种类型的交联,FirstGlance在验证的交联示例列表上方给出了一个或多个冲突示例,解释了冲突的证据。以下是一些具体案例。

His-Tyr公司

His-Tyr真正的交叉链接

组氨酸-酪氨酸共价交联是已知存在于某些c型细胞色素中真正的His-Tyr交联发生在例如牛心脏细胞色素C氧化酶中第7组下面的第一眼快照显示了真正的His-Tyr共价交联的正确几何结构。希斯氮与泰尔碳的比值为1.5º。这与1.4º的典型C-N共价键长度很好地比较[1].

图片:Fgij-xl11-his-tyr-7coh.png

C类
O(运行)
N个

历史上的冲突

相比之下,FirstGlance建议的假定His-Tyr交联存在于人类核酸酶中4区域结果是一场冲突。下面右边的文字快照是FirstGlance的解释。当His侧链氮在Tyr侧链碳的2.2°范围内时,FirstGlance表明存在假定的His-Tyr交联。截断距离很宽,可以容纳模型中的一些错误,但也增加了报告冲突的机会。在以下情况下4区域,a由于这两个侧链的位置不可能彼此靠近,因此His侧链氮是来自Tyr侧链碳的1.92。

图片:Fgij-xl12-4rea-histyr-clash.png

C类
O(运行)
N个

图片:Fgij-xl10-histyr-clash.png

4区域FirstGlance还提出了一种可能的异肽键冲突。这两件事以及His-Tyr冲突都被PDB重做.

硫酯类

Thioester正品交联

C类
O(运行)
N个
S公司

2个i9其内有2个细菌菌毛粘连蛋白拷贝非对称单元.FirstGlance报告假定硫酯交联在每一份蛋白质中。相关的残基被建模为具有正确几何形状的噻吩键。模型中的C-S距离为1.6º,与典型的键长1.7º非常吻合[1]电子密度图显示了硫酯键合原子的清晰密度。差异图(未显示)不会引发警报。出版物摘要强调了这种硫酯键。

“Thioester”冲突

图片:5d12-edm-c345-d348.gif

图片:5d12-edmdiff-c345-d348.gif

电子密度图
来自Jmol的第一眼。

C类 O(运行) N个 S公司

第5天12在它的非对称单元FirstGlance报告说,硫酯可能仅在链B中交联。C-S距离为1.76º,非常合理。然而,残基并没有被建模为噻吩键,Jmol绘制了许多虚假的“键”。Asp348的侧链通过全特征电子密度中的一个间隙(绿色等轴网,左上方)。差异电子密度图(右上方)显示密度不足,无法解释天冬氨酸侧链的位置(深红色等轴网)同时建议这些侧链原子的另一个位置(蓝色等轴网). 总之,这是一种冲突,而不是硫酯交联键。

之后PDB重做重新定义并重建5d12,此冲突不存在。

Lys-Cys一氧化氮合酶

赖氨酸-半胱氨酸-一氧化氮合酶真交联

2016年首次提出Lys-Cys NOS蛋白交联键,并于2021年牢固建立(参见赖氨酸-半胱氨酸NOS键). NOS交联是变构氧化还原开关[2]具有模拟所有3个键合的NOS原子的NOS键的第一晶体结构是6zx4像素(2021年;电子密度图如电子_密度_映射#2Fo-Fc_Map).

由于NOS键在2021年之前没有得到很好的识别,因此含有NOS键的早期晶体结构通常忽略了氧。一个例子是3个u7赫兹。参见电子密度图,如电子_密度_映射#2Fo-Fc_Map考虑到模型中缺失原子的2Fo-Fc密度将为一半模型中原子的密度。电子密度差图(Fo-Fc)清楚地表明赖氨酸侧链氮和半胱氨酸硫之间缺少一个原子(电子_密度_映射#Fo-Fc_差异_映射).

Lys-Cys非交联

在某些情况下,赖氨酸的侧链氮与半胱氨酸的硫的距离正好可以提高NOS键的可能性,但不存在这种键。当距离≤3.1°时,FirstGlance表示可能。如果电子密度图在可能的键区是清晰的,则可以确定其是否存在。6伏2半胱氨酸硫中含有赖氨酸侧链氮2.6-2.7º,但电子密度图(电子_密度_映射#2Fo-Fc_Map)表明这些原子之间没有氧。

Lys-Cys冲突

电子密度图
来自Jmol的第一眼。

C类 O(运行) N个 S公司

7纳米5是同源四聚体。FirstGlance表明链B中可能存在Lys-Cys NOS交联。事实上,FirstGlance表明其他3条链中没有此类交联,这表明Lys167的侧链氮与链B中Cys165的硫的接近是一种冲突。原子模型显示侧链之间存在不太可能的N-S键。此外,赖氨酸侧链的最后3个原子的电子密度(左上)缺失,这与它错位一致(绿色等轴网). 差异电子密度图(右上方)显示,没有与赖氨酸侧链氮位于模型中的位置相一致的电子密度(深红色等轴网). 总之,这是B链中的冲突,而不是NOS交联。

之后PDB重做重新定义和重建7ns5,此冲突不存在。

另请参阅

注释和参考

  1. 1 1.1 1.2实际共价键长度约为C-C:1.4º;C-N:1.4欧;C-O:1.4奥;C=O:1.2º;C-S:1.7欧(维基百科中的共价半径).
  2. Wensien M、von Pappenheim FR、Funk LM、Kloskowski P、Curth U、Diederichsen U、Uranga J、Ye J、Fang P、Pan KT、Urlaub H、Mata RA、Sautner V、Tittmann K。具有NOS桥的赖氨酸半胱氨酸氧化还原开关调节酶功能。自然。2021年5月5日。pii:10.1038/s41586-021-03513-3。doi:,10.1038/s41586-021-03513-3。PMID:33953398数字对象标识:http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03513-3

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