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Responsabile:
Prof. Mauro Tonellato

MODELLISTICA MOLECOLARE CON ArgusLab
9^ LEZIONE


Proteine
Legandi e Siti di Legame
   


Lezioni con ArgusLab:
1-butene e 2-butene
Carbocatione 1° e 2°
Acetone e tautomeria
Dieni coniugati pdf
Benzene e aromaticità pdf
Legame covalente
Conformazione alcani
Struttura delle proteine
Legandi e Siti di legame
Ponte Cloronio
Diels-Alder
Enolo Mono e Disostituito

Lezioni con AutoDock
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Docking su COX2
Progettare nuovi farmaci

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Per seguire questa lezione dovete avere già visto la 1^ e la 2^ lezione di modellistica molecolare con ArgusLab nelle quali sono state spiegate le procedure di base che qui verranno date per conosciute.
Questa lezione può essere svolta in due modi
1) Online. Potete leggere le istruzioni, eseguire l'esercizio con ArgusLab, usare le illustrazioni per vedere quel che dovreste ottenere.
2) In aula informatica con la classe. Se siete insegnanti di chimica, potete adattare la lezione alle esigenze della vostra classe e poi riproporla in aula informatica ai vostri allievi. La durata della lezione è di circa due ore.
N.B. Cliccando sulle immagini potrete vederle a pieno schermo!

Gli argomenti di questa lezione sono:
-- Individuazione del legando e del sito di legame in una proteina
-- Analisi delle interazioni che si instaurano tra legando e sito di legame

Recettore dell'acetilcolina
Anche in questa seconda lezione sulle proteine, studierete il recettore dell'acetilcolina, ma, invece della proteina completa (fig.1), ne userete solo un frammento, 1uv6_tut (fig.2), che avete già usato nella lezione precedente. Questa struttura contiene solo 2 delle 5 catene proteiche che la molecola possiede in natura. Al posto dell'acetilcolina, in questa struttura è presente un suo analogo, la carbammilcolina, una molecola modificata che si lega nella proteina in modo più stabile e può essere cristallizzata più facilmente.

Prima di cominciare, scaricate il file 1uv6_tut.zip, decomprimetelo per ottenere il file PDB 1uv6_tut.pdb e collocatelo in una directory chiamata Acetilcolina.



fig. 1



fig. 2
Individuare il Legando
Nella proteina recettore dell'acetilcolina, 1uv6_tut, vi è un legando, carbammilcolina, all'interno del sito di legame. Per individuarlo, aprite il file PDB 1uv6_tut con ArgusLab, facendo attenzione a selezionare il tipo corretto di file nella finestra di dialogo:
File / Open / Tipo di File
(Brookhaven PDB files).

Assicuratevi che sia selezionata la vista ad albero della molecola: Tools / Molecule Tree View
oppure cliccate il pulsante nella barra degli strumenti.

Nella finestra con la vista ad albero seguite il percorso 1uv6_tut / Residues / Misc
qui si trova il legando 1206 CCE (carbammilcolina) cliccatelo per selezionarlo,
poi scegliete Edit / Hide Unselected e poi
click destro
(su 1206 CCE) / Set Render Mode / CPK med
poi scegliete
View / Render protein as cartoon ribbon e poi View / Color ribbon by molecule (fig. 3)

fig. 3

In questa figura potete vedere il legando inserito nella proteina. Le due catene proteiche creano una tasca che ospita il legando e viene chiamata sito di legame. Per capire meglio quali sono gli amminoacidi che interagiscono con il legando e quali legami si realizzano, seguite questa procedura.

Deselezionate il rendering Cartoon Ribbon e poi
fate Clic destro su 1206 CCE e scegliete Make a Ligand Group from this Residue.
Nella directory Groups ora compare un nuovo legando 1 CCE
selezionatelo con un click e scegliete
Edit / Hide Unselected e poi click destro / Set Render Mode / BallCylinder med
Aggiungete gli idrogeni al legando con Shift + pulsante H nella barra degli strumenti (add hydrogens).
Il legando carbammilcolina è ora perfettamente leggibile come in figura 4.













































fig. 4



Individuare il Sito di Legame
Fate un click destro su 1 CCE e selezionate Make a BindingSite Group for this Group e ArgusLab mostrerà gli amminoacidi che circondano il legando.
Nella directory Groups compare un nuovo gruppo 2 CCE bindingsite
Gli amminoacidi del sito di legame formano le pareti della cavità nella quale è contenuto il legando all'interno della proteina.

fig. 5

Aggiustate il rendering del legando e degli amminoacidi del sito di legame come in figura 5:
Click destro (su 1 CCE) / Set Render Mode / CPK med
Click destro (su 2 CCE bindingsite) / Set Render Mode / Cylinder med
Sulla destra, nella zona che circonda il gruppo trimetilammonio, si individuano tre tirosine e due triptofani che con i loro anelli aromatici interagiscono con la porzione apolare del legando.
Sul davanti si osservano due amminoacidi alcolici, treonina e serina. Dietro si osserva una metionina e un gruppo disolfuro di due cisteine. Sulla sinistra vi è un'arginina, e due leucine.
Per confermare il riconoscimento di un amminoacido potete cliccare su un suo atomo col pulsante destro e nel menu a finestra che compare scegliete Atom Info.


Analisi delle interazioni Legando-Sito di Legame
Per evidenziare i legami che stabilizzano il legando nella tasca, si procede così:
Correggete la lunghezza dei legami idrogeno con
Settings / Monitors... / Maximum Distance
e scrivete 4.3 Angstrom
Click destro (su 1 CCE) / Set Render Mode / BallCylinder med
Click destro (su 1 CCE) / Show hydrogen bonds si ottiene l'immagine di figura 6 dalla quale ho cancellato i due legami idrogeno tra il ponte disolfuro e l'ossigeno centrale del legando perchè non mi sembra che ci siano idrogeni ! !

fig. 6

Si vede che la molecola del legando è tenuta in posizione da tre legami idrogeno, uno tra l'ossigeno centrale e l'OH di una tirosina (3,9 A) e due tra il gruppo NH e due carbonili della catena principale della proteina (3,4 A e 4,2 A). Questi legami sono resi forse meglio nella figura 7.

fig. 7

Si può anche chiedere ad ArgusLab di individuare eventuali conflitti tra gruppi vicini dovuti all'ingombro sterico. Si procede così
Click destro (su 1 CCE) / Show bumps
in questo caso però il programma non individua conflitti, ciò significa che la molecola è alloggiata in modo ottimale nel sito di legame.

 




 


Autore: prof Mauro Tonellato







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