Структура и функционирование белков. Применение методов биоинформатики - Джон Ригден 2014

Предсказание функции белка по свойствам его поверхности
Предсказание функций по свойствам поверхности
Электростатическая поверхность

Для активных центров ферментов часто характерно наличие области с высоким электростатическим потенциалом, что можно рассматривать как компромисс между биологической функцией белка и его стабильностью (Beadle and Shoichet 2002). Таким образом, картирование электростатического потенциала на поверхности может иногда быть полезным для предсказания функциональных сайтов, которые могут оказаться активными центрами (Elcock 2001) или сайтами связывания ДНК и РНК (Tsuchiya et al. 2005). Например, при использовании программы PatchFinderPlus на поверхности белка отображается самый большой участок с положительным электростатическим потенциалом (Рис. 7.2), который часто соответствует сайту связывания белков, взаимодействующих с нуклеиновыми кислотами (Stawiski et al. 2003).

Далее приведены примеры, где консервативность функции связана скорее с консервативностью поверхности, чем с консервативностью укладки белка или с консервативными остатками. Наиболее известным примером является каталитическая триада сериновых протеаз, где даже три основные аминокислоты активного сайта (как правило, His, Asp и Ser) могут варьировать. Единственное, что остается постоянным - это поверхность активного сайта и электростатическая природа его каталитической активности. Как следствие, важным оказывается сравнение молекулярных поверхностей неизвестных белков с базами данных поверхностей, определяемых аналогичным способом.

Например, eF-Site (Kinoshita and Nakamura 2003) выполняет поиск по базе данных поверхностей белков, описанных с точки зрения их электростатической и гидрофобной природы. Запрос, касающийся изучаемого белка, может быть адресован к наиболее подходящей базе данных (базе данных антител, активных центров, фосфат-связывающих сайтов или базы данных, полученной из определений, данных в PROSITE), и в ответ будет получен набор белков, сходных с изучаемым по свойствам поверхности.

Рис. 7.2. Предсказание функциональных сайтов с помощью программы PatchFinderPlus. Показана кристаллографическая структура эндонуклеазы рестрикции Bgll (атомы белка показаны сферами ван-дер-Ваалься), связанной со специфичной для нее последовательностью ДНК (Newman et al. 1998). Наибольший участок с положительным электростатическим потенциалом показан темно-серым