Řešení proteinových struktur programem ARCHIMBOLDO

J.Brynda^1,2,  L. Urbániková³

¹Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i., Flemingovo náměstí 542/2, 166 10, Praha 6

²Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i., Vídeňská 1083, 142 20, Praha 4

³Ústav molekulárnej biológie SAV, Dúbravská cesta 21, 845 51 Bratislava 4, Slovenská republika 

brynda@img.cas.cz

Molekulární nahrazení je jednou z obecných metod řešení fázového problému v makromolekulární krystalografii, je však kriticky závislé na dostupnosti modelu strukturně podobného proteinu, pro který následně hledáme správné natočení a umístění v elementární buňce, tak abychom našli iniciální set fází pro naší krystalovou strukturu. Program byl původně koncipován jako „ab initio“ fázování využívající vysoce strukturně identické fragmenty jako jsou polyalaninové alfa helixy. Od září 2009, kdy byl oficilně uvolněn pro proteinově-krystalografickou komunitu, je jeho základem kombinace přesného umísťování strukturně homologiích fragmentů pomocí programu PHASER¹ (polyalaninové alfa helixy a případné další strukturně identické molekuly) a programu SHELXE², který zlepšuje fáze pomocí algoritmů pro úpravu elektronových hustot a následným trasováním a postupným budováním krystalové struktury. V současnosti program ARCIMBOLDO³ (http://chango.ibmb.csic.es/) je provozován v několika obměnách, zaprvé jeho paralelizovaná plná verze pro počítačový cluster, ale i zjednodušená verze pro vícejádrové počítače ARCIBOLDO-Lite, která je součástí souboru programů CCP4 i s GUI v CCP4i.

Použití programu ARCIBOLDO-Lite je demonstrováno na řešení struktury C-koncové části Endolysinu Corynebacterium phage BFK20. Krystaly poskytly dobrá difrakční data, pokusy o fázování metodami SAD a MIRAD pro krystaly dotované těžkými ionty a komplexními  molekulami s těžkými atomy však selhaly.

1. Phaser crystallographic software. McCoy, A. J., Grosse-Kunstleve, R. W., Adams, P. D., Winn, M. D., Storoni, L. C. & Read, R. J. (2007) J Appl Cryst. 40, 658-674.

2. Extending molecular-replacement solutions with SHELXE. Thorn, A. & Sheldrick, G. M. (2013) Acta Cryst. D69, 2251-2256.

3. Exploiting tertiary structure through local folds for ab initio phasing. Sammito, M., Millán, C., Rodríguez, D. D., M. de Ilarduya, I., Meindl, K., De Marino, I., Petrillo, G., Buey, R. M., de Pereda, J. M., Zeth, K., Sheldrick, G. M. & Usón, I. (2013) Nat Methods. 10, 1099-1101.