Домен-пептидаза белка коллагеназы G (ColG-PD) Hathewaya histolytica в комплексе с ингибитором на основе гидроксомата

Литература

Discovery and Characterization of Synthesized and FDA-Approved Inhibitors of Clostridial and Bacillary Collagenases

UniProt

ID - Q9X721

Название белка - Collagenase ColG

Организм - Hathewaya histolytica

Функция - разрушение коллагена

Сапротрофы используют коллаген как источник углерода. Патогенные организмы разрушают коллаген для облегчения инвазии в ткани хозяина.

Есть 3 мутации (относительно референса UniProt). Модифицированные аминокислотные остатки не найдены.

Проихождение

Макромолекула (с ионами кальция и цинка) выделена из Hathewaya histolytica - грамположительной бактерии. Данная бактерия также известна как Clostridium histolyticum. Один из возбудителей газовой гангрены.

IFW - добавлен искусственно.

Рис. 1. ColG-PD, ингибируемый IFW (изображён палочками). Цианом отмечены α-спирали, красным - цепи β-слоёв, фиолетовым - участки цепи с первичной структурой. Белым шаром обозначен ион кальция, серым - цинка. Красными точками обозначены молекулы воды, связанные с комплексом.

Состав:

Макромолекулы:
Eдинственная полипептидная цепь - домен коллагеназы G Hathewaya histolytica.

Структура макромолекулы:

Одна полипептидная цепь с α-спиралями и β-слоями, расположенных как антипараллельно, так и параллельно.

Рис. 2-5. Комплекс белка с ингибитором. Активный центр спереди, внизу, наверху и сзади соответственно. N-конец цепи отмечен синим, C-конец - красным. Белый шар - ион кальция, серый - цинка.
Малые молекулы
  • Ион цинка (2+) (связан с работой белка) - ZINK ION, ZN
  • Ион кальция (2+) (связан с работой белка) - CALCIUM ION, CA
  • IFW (добавлен искусственно, блокирует работу белка) - (2~{R})-~{N}-[2-[4-[(2-acetamidophenoxy)methyl]-1,2,3-triazol-1-yl]ethyl]-2-(2-methylpropyl)-~{N}'-oxidanyl-propanediamide - C20 H28 N6 O5.

    • Бактериальные коллагеназы играют важную роль при инвазии бактериальных возбудителей газовой гангрены. Авторы упомянутой выше работы искали и тестировали новые противобактериальные препараты, мишенью которых и является коллагеназа.

    IFW - ингибитор данной пептидазы - был присоединён к молекуле коллагеназы искусственно - в ходе эксперимента. IFW связывается с активным центром коллагеназы, тем самым блокируя работу фермента.

    Рис. 6-7. Активный центр белка (со вторичными структурами на фоне и без), связанный с ингибитором (атомы C окрашены в циановый цвет).

    Связи внутри белка

    Примеры связей:

    • 8. Водородные связи с остатком аргинина
    • 9. Водородные связи остова
    • 10. Цистеина нет, дисульфидных мостиков нет. Показаны разрозненные остатки метионина, содержащего серу
    • 13. T-стекинг между кольцами остатков гистидина и тирозина
    • 12. Солевой мостик между остатками асп. кислоты и лизина
    Рис. 8
    Рис. 9
    Рис. 10
    Рис. 11
    Рис. 12

    Функция домена

    Расщепление натурального коллагена в областях тройной спирали по связям Xaa-|-Gly.

    В реакциях с синтетическими пептидами вероятнее расщепление связи с Gly для коллагена 3 типа и 1α, Pro и Ala - 2 и 2α, гидроксипролина, Ala или Arg - 3α.

    Каталитический центр

    Расстояние между аминокислотными остатками активного центра и ингибитором варьирует в промежутке значений между 2 Å и 6 Å.

    Ингибитор связывается непосредственно с каталитическим центром данного домена коллагеназы, тем самым не давая цепям коллагена входить своими участками в каталитический центр. Таким образом ингибитор останавливает работу коллагеназы.

    Рис. 13. Активный центр с изображенными нековалентными взаимодействиями.
    Рис. 14. Активный центр (красным цветом выделены его аминокислотные остатки) как часть вторичных структур белка.
    Рис. 15. Активный центр и аминокислотные остатки на расстоянии до 5 Å (sticks).
    Рис. 16. Активный центр и аминокислотные остатки на расстоянии до 5 Å (cartoon).
    Рис. 17. Примеры водородных связей между остатками каталитического центра и его окружающими остатками (<5 Å).