Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса IBP39 и α-SCS элемента промотора INR

Краткое описание структуры в файле 1PP8.pdb

В файле приведены координаты атомов следующих молекул:

Для исследования были выбраны цепь M белка и цепи R, Y ДНК со следующей последовательностью:

			цепь Y: [26] 5` - gtсaсttсaсat  - 3`[37]
			                   |||||||||||
			цепь R: [14] 3` -  agtgaagtgtac - 5`[3]
		

где 26, 14, 37 и 3 - номера первых и последних нуклеатидов.

Функции белка, структура которого представлена в файле 1PP8.pdb

В записи Q95VR4 банка UniProt есть только название белка: инициатор связывания с массой 39 кДа (39 kDa initiator binding protein).

Исследование структуры ДНК

С помощью программ analyse и find_pair был получен файл (1PP8.out) с различными характеристиками ДНК. По полученым данным были расчитаны средние торсионные углы (torsion.xls). По значениям торсионных углов данная ДНК больше всего похожа на В форму, но значения углов эпсилон достаточно сильно отличается от значения для В формы. Программа analyse отнесла молекулу ДНК к B форме (фрагмент 1PP8.out).

Наиболее "кривыми" оказались 30, 35 нуклеатиды цепи Y и 10 нуклеатид цепи R. При рассмотрении взаимодействия этих оснований с белком оказалось, что 35 и 10 остатки вообще не взаимодействуют с белком. Отсюда можно сделать вывод: при взаимодействии с ДНК белок меняет конформацию не только оснований, с которыми взаимодействует, а и других оснований за счет изменения третичной структуры всей молекулы, что подтверждается достаточно большим разбросом значений торсионных углов нуклеатидов.

Исследование природы ДНК-белковых контактов

Будем считать полярными атомы кислорода и азота, а неполярными – атомы углерода, фосфора и серы. Назовем полярным контактом ситуацию, в которой расстояние между полярным атомом белка и полярным атомом ДНК меньше 3.5Å. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5Å.

Контакты исследовались средствами RasMol. Для облегчения выполнения был написан RasMol-скрипт, в котором определялись некоторые множества атомов нуклеиновой кислоты (define.spt). С помощью скрипта были получены следующие данные (количеством контактов считалось количество атомов белка, вступающих во взаимодействие):

Результат близок к ожидаемому: белок образует гораздо больше взаимодействий с остовом нуклеиновой кислоты, в силу большей их доступности в B-форме ДНК (азотистые основания располагаются в центре спирали). Аналогично объясняется большее количество контактов белка с основаниями со стороны большой бороздки, чем со стороны малой. Преобладание количества неполярных взаимодействий объясняется тем, что они действуют на больших растояниях, и большим количеством неполярных атомов в белке, по сравнению с количеством полярных.

Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

С помощью программы nucplot была получена схема ДНК-белковых взаимодействий (команда: nucplot DNAo.pdb):

На схеме видно, что азотистыми основаниями образовано значительно меньше белковых контактов, чем с остовом нуклеиновой кислоты. Это согласуется с полученными выше данными, но в целом контактов на схеме меньше, что скорее всего связанно с отбором взаимодействий не только по расстоянию между атомами (как это делалось в RasMol), но и по другим характеристикам.

Возможные распознающие контакты

Так как данный белок должен связываться не с любой цепью ДНК, то, вероятно, распознающими являются контакты белка с азотистым основанием. На схеме таковыми являются:
asn81(M) - C33(Y), asn81(M) - T7(R), lys25(M) - T12(R), lys25(M) - C13(R).
Возможно, они и являются распознающими контактами.

Характеристика ДНК-связывающего домена белка Q95VR4_TRIVA

С помощью средств Pfam была найдена информация о ДНК связывающем домене белка (AC: Q95VR4).

Доменная структура белка

Полное название домена: ДНК-связывающий домен инициациатора транскрипции (transcription-initiator DNA-binding domain IBD). Аннотация InterPro.

2009 ^©