Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса эксцизионазы и С и D цепей ДНК.

Краткое описание структуры в файле 1RH6.pdb


Организм-источник - Бактериофаг лямбда (система экспрессии - E.coli).
В файле приведены координаты атомов следущих молекул:
1.Молекула 5'-D(*CP*TP*AP*TP*GP*TP*AP*GP*TP*CP*TP*GP*TP*TP*G)-3' (цепь С)
2.Молекула 5'-D(P*CP*AP*AP*CP*AP*GP*AP*CP*TP*AP*CP*AP*TP*AP*G)-3' (цепь D)
3.Молекула эксцизионазы (цепь А и В)
Для исследования были выбраны цепь В белка и цепи C и D, представляющие ДНК со следущей последовательностью:


   
цепь С [2] 5' TATGTAGTCTGTTG 3' [15]                          
              |||||||||||||| 
цепь D [29] 3'ATACATCAGACAAC 5'[16] 

где [2] и [29] - номера первых нуклеотидов цепей С и D соответственно, а [15] и [16] - последних.

Функции белка, структура которого представлена в файле 1RH6.pdb

Эксцизионазы относятся к классу ДНК-связывающих белков: они (так же как и интегразы) необходимы для вырезания профага из генома хозяина путем сайт-специфической рекомбинации на АТТ-сайте.

Исследование структуры ДНК

С помощью программ find_pair и analyze я определила,что тип формы данной ДНК - В.
Средние значения торсионных углов для внутренних нуклеотидов (для всех, кроме краевых) отображены в файле torsion.xls
Самый "кривой" нуклеотид со значениями торсионных углов, наиболее отклоняющимися от средних - T3 с цепи D (со средним отклонением, равным 453)
На мой взгляд, в местах связывания с белком ДНК может претерпевать сильную деформацию по причине того, что он должен принять при образовании связей с белком энергетически наиболее выгодную конформацию.

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 3.5A. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5A.
В скрипте my_dna.def приведены команды для выделения в RasMol множеств, необходимых для определения числа контактов.

Контакты разного типа в комплексе 1RH6.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	4	22	26
остатками фосфорной кислоты	10	12	22
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	3	5	8
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	1	1	2


Наибольшее количество контактов атомов белка было обнаружено с остатками фосфорной кислоты, что можно объяснить "краевым" расположением данного множества относительно молекулы ДНК.
Меньше же всего контактов - с остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки, скорее всего по причине стерических затруднений и возможностью образовывать донорно-акцепторные связи.


Полуение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

Команда для получения нижепредставленной схемы: nucplot 1RH6_old.pdb



Согласно полученной схеме, можно отметить, что полученные ранее наиболее "кривые" нуклеотиды не характеризуются какими-то особыми связями и взаимодействиями.

Возможные распознающие контакты

В связи с невысоким разнообразием контактов, предoставленных в результате действия программы nucplot, задача с выделением какого-то конкретного распознающего контакта усложняется.

Однако все же хорошим кандидатом на эту роль мне представляются Arg23:B, взаимодействующий с G5:С и T6:C, по причине того, что их контакты hасположены в зоне наиболее разнообразных взаимодействий между нуклеотидами и аминокислотами(или лигандами) , да к тому же Arg23 взаимодействует водородной связью непосредственно с самими основаниями нуклеотидов.

Контакт Arg23 и G5:

Контакт Arg23 и T6


Характеристика ДНК-связывающего домена Exc (P03699)





Кодируемый фагом, белок эксцизионазы (Xis) вовлечен в эксцизивную рекомбинацию путем регуляции объединения вырезаемой интасомы и ингибирования вирусной интеграции.
Xis образует необычную крылато-спиральную структуру, в которой 2 альфа-спирали уложены напротив 2 вытянутых тяжей.
В данной структуре также представлен двутяжевой антипараллельный бета-лист, тяжи которого связаны крылом из 4 остатков.
Высказывается предположение, что в процессе взаимодействия с ДНК альфа2-спираль встраивается в большую бороздку, в то время как крыло контактирует со смежной маленькой бороздкой или фосфодиэфирным остовом.
С-концевой участок Xis вовлечен во взаимодействие с интегразой, также кодируемой фагом,и, предполагается, что С-конец альфа-спирали может складываться под взаимодействием с интегразой и/или ДНК.