Wydarzenia w AGH

Referat pt. Wielowymiarowa analiza modulowanych struktur makromolekuł z wykorzystaniem nowatorskich korekt fononowych na przykładzie kompleksu Hyp-1/ANS wygłosi dr inż. Joanna Śmietańska-Nowak z Katedry Fizyki Materii Skondensowanej na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej.

Link dla zdalnych uczestników

Streszczenie wystąpienia
Zjawisko modulacji struktury jest stosunkowo dobrze poznane w krystalografii małocząsteczkowej, ale jego występowanie w makromolekularnych kryształach białkowych było zaskakujące. Fizyczne przejawy tego zjawiska obejmują obserwację dodatkowych refleksów między głównymi pikami braggowskimi na dyfraktogramach. Dotychczasowe metody rozwiązywania i udokładniania struktur rutynowo stosowane w krystalografii białek nie są odpowiednie do przeprowadzenia kompleksowej analizy modulowanych struktur. Strukturę należy analizować w powiększonej superkomórce, co prowadzi do znacznego wzrostu liczby parametrów w przypadku złożonych struktur białkowych oraz umożliwia uzyskanie tylko przybliżonego modelu.
Dotychczas udało się przeprowadzić pełną analizę strukturalną tylko dla kilku modulowanych kryształów białek. Należą do nich kompleksy białka Hyp-1 z dziurawca zwyczajnego (Hypericum perforatum) z fluorescencyjnym ligandem ANS (8-anilinonaftaleno-1-sulfonianem). Podczas seminarium zostaną przedstawione dwie modulowane struktury krystaliczne kompleksu białkowego Hyp-1/ANS. Pierwsza z nich, oznaczona jako 7Hyp/ANS, posiada siedmiokrotną modulację wzdłuż osi c oraz zawiera 28 niezależnych molekuł białka w rozbudowanej superkomórce. Obecność modulacji i elementów tNCS (Translational Non-Crystallographic Symmetry, niekrystalograficzna symetria translacyjna) są połączone ze zbliźniaczeniem kryształu, co stanowi dodatkową trudność podczas rozwiązania i udokładniania struktury. Ostatecznie struktura została rozwiązana i udokładniona w podejściu superkomórki, a następnie wyniki badań zdeponowano w bazie PDB (Protein Data Bank) z kodem 4N3E. Podczas zmiany warunków krystalizacji i kokrystalizacji w obecności hormonu roślinnego melatoniny, otrzymano kolejną modulowaną strukturę kompleksu Hyp-1/ANS. Omawiany model kompleksu 9Hyp/ANS z dziewięciokrotną modulacją wzdłuż osi c składa się finalnie z 36 molekuł białka Hyp-1 rozmieszczonych zgodnie z motywem zawierającym 4 molekuły (2 dimery) Hyp-1 powtórzonych 9 razy wzdłuż c (4 × 9 = 36).
Podczas seminarium zostanie omówione udokładnienie modelu struktury kryształu 9Hyp/ANS w ujęciu superkomórki przy użyciu konwencjonalnego oprogramowania, szczegółowa analiza danych dyfrakcyjnych obu modulowanych kryształów Hyp-1/ANS, a także udokładnienie oraz metodyczny opis struktury 7Hyp/ANS w przestrzeni wielowymiarowej (3+1)-wymiarowej. W procesie udokładniania struktury 7Hyp/ANS zostało użyte autorskie, specjalistyczne oprogramowanie stworzone w środowisku Matlab. Zrezygnowanie z uproszczonego założenia wymierności modulacji oraz wprowadzenie dodatkowych poprawek uwzględniających nieporządek w strukturze pozwoliło na uzyskanie nowych modeli oraz poprawę ich wskaźników rozbieżności. Prezentację uzupełni opis zastosowania metod dynamiki molekularnej do badania ruchów termicznych i konformacji łańcuchów bocznych białka Hyp-1.