Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
208
Рис. 1.77. Модель пространственной структуры Na-канала, построенная на основе проекций, приведенных на рис. 1.75
Р н с. 1.78. Модель пространственной структуры ацетилхолинового рецептора
S,5 нМ ,
к--------;...........И
5;
electricus демонстрируют высокий уровень гомологии их первичной структуры. Полученные данные, а также близость пространственных структур двух транспортных систем позволяют сделать предположение о существовании общих принципов структурной организации ионных каналов в мембранах.
Для многих белков число ориентаций их молекул на пленке—подложке велико. Поэтому на начальном этапе обработки приходится проводить кластерный анализ их изображений. Методы кластеризации изображений также основываются на корреляционном анализе, однако не предполагают выбора каких-то из них в качестве моделей. Напротив, здесь каждое изображение на определенном этапе является "моделью" и сравнивается со всеми остальными — задача чрезвычайно трудоемкая, требующая для решения попарного сравнения всех изображений.
Более экономный способ кластеризации состоит в сравнении всех изображений лишь с несколькими из них, выбранными в качестве
209
700
40
60 во
вектор 1
700
Рис. 1.79. Классификационная карта 4В изображений солюбилизированной кальмодулин-чувстви-тельной аденилатциклазы относительно трех базисных векторов (изображений)
Анализируемые изображения представлены на карте своими порядковыми номерами, указывающими расположение соответствующих им векторов в трехмерном пространстве; изображения, группирующиеся в отдельные классы, обведены сплошными замкнутыми линиями
ffexmop I
модельных. Количество таких моделей, достаточное для классификации, зависит от структурных особенностей объекта и определяется экспериментально. Суть метода состоит в том, что существует возможность представления каждого изображения в виде вектора в некотором многомерном пространстве. При этом поиск одинаковых изображений сводится к отбору векторов, углы между которыми малы. Результаты такого исследования можно представить как распределение точек на семействе плоскостей, рассекающих многомерное пространство (рис. 1.79). Координаты задаются векторами, эквивалентными модельным изображениям, а точки определяют положение концов векторов анализируемых изображений. При таком представлении изображения, принадлежащие к одному классу (точнее, концы их векторов), должны располагаться в одной замкнутой области
210
Рис. 1.80. Проекционная структура кальмодулин-чувствительной аденилатциклазы
а—в,е — проекции, полученные усреднением изображений, принадлежащих одному классу на классификационных картах (рис. 1.79); г,д — проекции, выявленные традиционными методами кросс-корреляционного анализа
многомерного пространства или, что то же самое, располагаться вместе при переходе от одной плоскости к другой.
С использованием этого метода была исследована проекционная структура кальмодулин-чувствительной аденилатциклазы мозга [618, 622]. Этот фермент является ключевым компонентом системы гормональной регуляции, ответственным за трансмембранную передачу химических сигналов. Молекулярная масса образующей его полипептидной цепи составляет 160 кДа. Ферментативная активность может возрастать в сотни раз в присутствии кальмодулина. Исследование проекционной структуры кальмодулин-активируемой аденилатциклазы было проведено как для солюбилизированных препаратов белка, так и после его реконструкции в липидные мембраны. При негативном контрастировании таких мембран кальмодулин-активируемая адени-латциклаза выявляется в виде частиц на поверхности мембран со средним диаметром 70±7 А. При исследовании солюбилизированных препаратов белка, где число возможных ориентаций молекул велико, проводили предварительную классификацию изображений методом, описанным выше. На рис. 1.79 представлены результаты подобной классификации 48 изображений кальмодулин-чувствительной аденилатциклазы мозга быка. Использование трех моделей для классификации позволило выделить шесть классов изображений. Увеличение числа моделей в этом случае не привело к появлению новых классов изображений. Усредненные проекционные карты приведены на рис. 1.80. Две из них соответствуют мембранным проекциям, выявленным при изучении иротеолипосом (рис. 1.80, а,б). Одна из проекций (рис. 1.80, е) имеет вытянутую форму с максимальным размером 97 А.
211
В то же время оценка высоты молекулы, сделанная на основе ее молекулярной массы и основных размеров мембранных проекций, дает величину около 100 А, что позволяет предположить, что именно она является одной из боковых проекций аденилатциклазы. Размеры остальных частиц, представленных на рис. 1.80, в-г, лежат в диапазоне 70—80 А и, по-видимому, являются наклонными проекциями молекулы.
