¿Pueden dos estructuras secundarias de proteínas "superponerse" en el PDB?

Tengo una pregunta técnica sobre la sintaxis en los archivos del banco de datos de proteínas. En la proteína con PDB# 1AE9 ( archivo pdb ), hay dos líneas en el archivo .pdb:

HELIX    4   4 MET A 255  ILE A  265  1                                  11    

SHEET    2   B 2 ILE A 253  MET A 255 -1  N  ILE A 253   O  ILE A 248           

Ahora, según entiendo la documentación, esto significa que hay una hélice alfa que comienza desde el residuo "MET A 255" hasta el residuo "ILE A 265". También hay una cadena beta de "ILE A 253" a "MET A 255". Vemos que la hélice alfa y la hebra beta comparten el residuo "MET A 255".

La documentación los describe como:

  • "Nombre del residuo inicial".
  • "Nombre del residuo terminal de la hélice".

La redacción sugiere que se incluye el residuo "inicial", pero no estoy seguro de si se incluiría o no el residuo "terminal".

Pregunta : ¿Debo considerar que este residuo pertenece tanto a la hélice alfa como a la hebra beta? ¿O debería considerar que el residuo "terminal" no pertenece al elemento de estructura secundaria? (¿O algo mas?)

He visto registros como este, aunque no parece posible, ya que alfa y beta tienen coordenadas ramachandranas distintas. Intentaré ver la estructura y publicar una respuesta/opinión. una forma rápida de evitar esto es encontrar los valores phi/psi para los aminoácidos en cuestión y hacer la llamada usted mismo.

Respuestas (2)

TLDR; Respuesta: podría considerar que este residuo en particular pertenece a ambos elementos estructurales, pero es una llamada complicada y depende del método de asignación de la estructura secundaria .

La asignación de estructura secundaria ambigua surge con bastante frecuencia. Si bien, obviamente, no muchas personas podrán usar esta proteína específicamente, el siguiente enfoque podría ser útil para otras proteínas.

Asignación de pymol por defecto

En PyMol usé fetch 1ae9y resalté M en la posición 255 en la cadena A en rojo. Puedo ver por qué esta no es una representación satisfactoria: la asignación de la hoja beta es muy corta y el residuo en cuestión es claramente el comienzo de una hélice.

imagen que muestra que el residuo es parte de la hoja beta

DSS es más conservador

Para ejecutar una asignación de estructura secundaria más conservadora, ejecute dssen pymol (dssp diluido). Esto revela que las hojas beta eran en realidad bastante supuestas.

imagen que muestra que el residuo ahora es parte del comienzo de la hélice

Podemos ver por qué cuando miramos el modelo de palo (abajo). Solo hay unos pocos (2-4) pares de residuos en la proximidad que estarían disponibles para el enlace de hidrógeno, incluso suponiendo que los 4 formen enlaces H, llamar a esto una hoja beta de buena fe podría verse como un poco generoso.

imagen que muestra el modelo de palo.

La doble asignación puede estar bien.

Al observar este ejemplo (1ae9), vemos el potencial de enlace H con otra hoja beta putativa, así como un ángulo de la columna vertebral que comienza a formar una hélice. Es un caso clásico de asignación dual ambigua. @AlexanderDScouras llega a una conclusión razonable de que ambos están bien y para responder directamente a la pregunta: la asignación dual es posible y está permitida . Preferiría descartar las hojas beta en este caso particular, pero con la condición de que se destaque que hay muchos enlaces de hidrógeno en el bucle de la horquilla.

Siempre que sea razonable.

Siempre que pueda justificar razonablemente la asignación, probablemente esté bien. Puede asignar manualmente cualquier residuo y estructura secundaria .

# set residue 155 to be alpha-helical
alter 155/, ss='H'

# update the scene in PyMOL to reflect the changes.
rebuild

La evidencia siempre es una buena idea para respaldar las asignaciones manuales. Una forma rápida y completa sería ejecutar la secuencia a través de algunos predictores de estructura secundaria, o usar el metaservidor genesilico para ahorrarse algunas molestias (necesitará una cuenta) ( esto se siente como retroceder un paso ya que ahora tiene un estructura, así que tenga cuidado: si la predicción de la secuencia no parece correcta de acuerdo con la estructura, probablemente no lo sea ). Otro método sugerido por shigeta es ejecutar esto a través de un diagrama de Ramachandran ( RAMPAGE es uno de los favoritos).

Gráfico de Ramachandran que muestra cortes discretos entre alfa y beta

Si no está muy claro, discútalo a fondo y con claridad cada vez que esta parte de la proteína sea relevante. Después de todo, estas asignaciones de estructuras secundarias tienen cortes algo arbitrarios, y cuando las cosas se acercan a los umbrales, es importante abordar la situación con claridad y especificidad.


Fuente de la imagen de la trama de Ramachandran: Por Dcrjsr - Trabajo propio, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9105708

¡Una respuesta más informativa! Pero todavía me sorprende que PDB permita tal marcado de estructura secundaria superpuesto. Quizás su actitud es que todo lo que es realmente importante son las coordenadas: depende de la persona cómo elija visualizarlo.
@David Precisamente. Los términos α y β están ahí para ayudarnos a hablar rápidamente sobre amplias partes de proteínas bioquímicamente similares. Cuando la bioquímica se extiende hasta los límites de la definición, las similitudes bioquímicas se vuelven más vagas y tal vez sea hora de hablar nuevamente sobre la bioquímica específica en esa proteína. Habrá ocasiones en las que este ejemplo de residuo actúe más como una hélice y en otras ocasiones en las que sea más como una hoja.

Esta es casi más una pregunta filosófica sobre cómo le gustaría definir hélices y láminas, que diría que no está tan bien definida. shigeta menciona que tienen coordenadas ramachandran bien definidas, pero eso es para los residuos centrales. Los residuos terminales son mucho más flexibles. La definición más tradicional está en la línea del algoritmo DSSP, es decir, cuál es su patrón de enlaces de hidrógeno en la cadena principal.

El algoritmo DSSP es un poco conservador en cuanto a las asignaciones, a menudo omitiendo el primer y el último residuo tanto en las hojas como en las hélices. En las estructuras depositadas, puede comparar las anotaciones del autor con DSSP y STRIDE y ver que los autores a menudo asignan ejecuciones más largas que cualquiera de las dos. Y ciertamente he visto estructuras en las que un residuo se anota como ambos, especialmente cuando se encuentra en la unión entre dos elementos de estructura secundaria.

Mirando la estructura, los residuos 254 y 255 son claramente enlaces de hidrógeno en una hoja beta en un lado y una hélice alfa en el otro, por lo que no veo ninguna razón por la que no deban anotarse en ambos.