Третий семестр

На Главную

"Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса инициации репликации папилломавируса и Днк связывающего домена"

  1. Краткое описание структуры в файле 1KSY.pdb

    2. В файле приведены координаты атомов следующих молекул организм: бычья папиллома молекулы: 2 молекулы Днк и молекула белка(REPLICATION PROTEIN).
    Для исследования были выбраны цепи A, B, C белка и цепи D,E,F, представляющие ДНК со следующей последовательностью:
    цепь D []  5'-ATAATTGTTGTTAACAATAAT-3' []
                  ||||||   |||||| ||
цепь F [] 5'-ATTATTGTTAACAACAATTAT-3' []
    где и - номера первого и последнего нуклеотида.

  2. Функции белка, структура которого представлена в файле 1KSY.pdb

    3. описание функций (и особенностей) белка в UniProt (accession number: P03116).
    ATP-зависимая ДНК хеликаза необходима для инициации вирусного ответа ДНК. Она формирует комплекс с вирусным белком E2. Комплекс E1-E2 связывается с репликационным ответом, который содержит связывающие сайты для обоих белков.
    (ATP-dependent DNA helicase required for initiation of viral DNA replication. It forms a complex with the viral E2 protein. The E1-E2 complex binds to the replication origin which contains binding sites for both proteins.)

  3. Исследование структуры ДНК

    4. С помощью программ find_pair и analyze были получены значения торсионных углов.
    Файл программы analyze: 1KSY_old.out

    По данным были рассчитаны средние значения торсионных углов: DNA-torsion.xls

    alpha P-O5’ beta O5’-C5’ gamma C5’-C4’ delta C4’-C3’ epsilon C3’-O3’ zeta O3’-P chi C1’-N
    1KSY -82,19 189,53 37,55 139,36 170,98 -120,87 -108,76
    ДНК A -62 173 52 88 / 3 178 -50 -160
    ДНК B -63 171 54 123 / 131 155 -90 -117
    ДНК принадлежит B-форме

    "Кривыми" являются 4 и 18 нуклеотиды. Из разброса значений торс. углов видно, что при взаимодействии белка с ДНК меняется пространственная ориентация нуклеотидов, следовательно, меняются значения торсионных углов.

  4. Исследование природы ДНК-белковых контактов

    5. 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 3.5 A. Аналогично, неполярным контактом будем считать пару неполярных атомов на расстоянии меньше 4.5 A.

    Скрипт, в котором определены множества атомов Скрипт

    Таблица. Контакты разного типа в комплексе XXXX.pdb

    Контакты атомов белка с Полярные Неполярные Всего
          остатками 2'-дезоксирибозы 0 27 27
          остатками фосфорной кислоты 25 12 37
          остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки 0 3 3
          остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки 0 4 4

    Белок образует больше взаимодействий с остатками фосфорной кислоты (с остовом), т.к. ДНК в В-форме, т.е. азотистые основания в центре спирали. Большая доступность к остову.
    Неполярных контактов намного больше, чем полярных, т.к. они действуют на большем расстоянии (4.5 А)

  5. Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

    6. С помощью программы nucplot была получена схема ДНК-белковых взаимодействий.

    Команда nucplot 1KSY_old.pdb




    Белковые контакты на схеме образованы только с остовом. Совпадает с результатами таблицы.

  6. Возможный(е) распознающий(е) контакт(ы)

    7. Укажите, контакт какого аминокислотного остатка с каким нуклеотидом представляется вам хорошим кандидатом на роль распознающего контакта. Приведите обоснование вашего выбора. Приведите картинку, полученную с помощью RasMol, на которой изображены выбранные контактирующие остатки.

  7. Характеристика ДНК-связывающего домена(UniProt ID)P03116

    8. С помощью инструментов Pfam была определена доменная структура белка P03116: http://pfam.sanger.ac.uk//protein/P03116.

    Картинка, иллюстрирующая доменную структуру.


    Полное название ДНК-связывающего домена: N terminal domain (N терминальный домен)
    Аннотация в InterPro:

    Papillomaviruses are a large family of DNA tumour viruses which give rise to warts in their host species. The helicase E1 protein is an ATP-dependent DNA helicase required for initiation of viral DNA replication PUBMED:8389467. It forms a complex with the viral E2 protein, which is a site-specific DNA-binding transcriptional activator. The E1-E2 complex binds to the replication origin which contains binding sites for both proteins PUBMED:2176744. The E1 protein is a 70 kDa polypeptide with a centrally-located DNA-binding domain and a C-terminal ATPase/helicase domain. It binds specific 18 bp DNA sequences at the origin of replication, melts the DNA duplex and functions as a 3' to 5' helicase PUBMED:9060646. In addition to E2 it also interacts with DNA polymerase alpha and replication protein A to effect DNA replication. The DNA-binding domain forms a five-stranded antiparallel beta sheet bordered by four loosel y packed alpha helices on one side and two tightly packed helices on the other PUBMED:10949036. Two structural modules within this domain, an extended loop and a helix, contain conserved residues and are critical for DNA binding. In solution E1 is a monomer, but binds DNA as a dimer. Recruitment of more E1 subunits to the complex leads to melting of the origin and ultimately to the formation of an E1 hexamer with helicase activity PUBMED:9658141. This entry represents the N-terminal region of E1, which contains the nuclear localisation signal.

    Папилломовирусы- это большое смейство ДНК опухолевых вирусов, которые вызывают образование наростов (бородавок) на хозяине. Хеликаза Е1 белок является АТФ-зависимым ДНК хеликазой, необходимой для инициации репликации вируса ДНК PUBMED:8389467. Он формирует комплекс с вирусным белком Е2, которы является сайт-специфичным ДНК-связывающим транскрипционным активатором. Е1-Е2 комплекс связывается с origin репликации, который содержит сайты связывания для обоих белков PUBMED:2176744. Е1 белок- это полипептид в 70 kDa с центрально расположенным ДНК-связывающим доменом и С-терминальным АТФаза/хеликазным доменом. Он связывает специфичные 18bp ДНК последовательности в origin репликации, "плавит" ДНК дуплекс и функции, как 3'-5' хеликаза PUBMED:9060646.В дополнение, Е2 также связывается с ДНК-полимеразой альфа и репликационным белком А, оказывая действие на репликацию ДНК.ДНК-связывающий домен образует пятицепочечный антипараллельный бета лист, ограниченный четырьмя свободно упакованными алььфа хеликазами на одной стороне и двумя плотно упакованными хеликазами на другой PUBMED:10949036. Два структурных модуля в пределах этого домена, расширенные(распрямленные) петли и спирали, содержат сохраненные остатки и важны для ДНК связывания. В растворе Е1- это мономер, но связывается с ДНК как димер. Пополнеине комплекса большим количеством Е1 субъединиц приводит к "плавлению" origin и, в конечном счете, к формированию У1 гексамера с хеликазной активностью PUBMED:9658141. Этот вход представляет область N-терминала Е1, которая содержит ядерный локальный сигнал.

©Старовойтова Анна,2008