На главную

Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса транскрипционного фактора AP-1 и фрагмента ДНК

Краткое описание структуры в файле 1A02.pdb

В файле приведены координаты атомов следующих молекул
• Фрагмент ДНК из комплементарных цепей А и В.
• Ядерный фактор активации Т-клеток (NUCLEAR FACTOR OF ACTIVATED T CELLS). Цепь N. Выделен из организма HOMO SAPIENS.
• Транскрипционный фактор AP-1, фрагмент FOS. Цепь F. Выделен из организма HOMO SAPIENS.
• Транскрипционный фактор AP-1, фрагмент JUN. Цепь J. Выделен из организма HOMO SAPIENS.


Для исследования были выбраны цепи F и J белка и цепи A и B, представляющие ДНК со следующей последовательностью:


цепь A [4001] 5'- TTGGAAAATTTGTTTCATAG -  3' [4020] 
                    ||||||||||||||||||  
цепь B [5020] 3' -  CCTTTTAAACAAAGTATCAA - 5' [5001],
   

где 4001 и 5001 - номера первых нуклеотидов, 4020 и 5020 - номера последних нуклеотидов.


Функции белков, структуры которых представлена в файле 1A02.pdb

• Ядерный фактор активации Т-клеток. Играет важную роль в индуцируемой экспрессии генов цитокинов в Т-клетках, особенно в индукции генов IL-2, IL-3, IL-4, TNF-alpha и GM-CSF.
• Транскрипционный фактор AP-1, фрагмент FOS. Ядерный белок, образующий компактный, но нековалентно связанный комплекс с фактором транскрипции JUN/AP-1. Предполагается, что каждый из главных доменов в гетеродимере из c-fos и JUN/AP-1 взаимодейсвует с половинкой симметричного сайта ДНК. Играет важнейшую роль в создании внешнего вида клетки и в поддержании ее скелета. Считается, что FOS играет большую роль в сигнальной трансдукции, а также в пролиферации и дифференциации клеток.
• Транскрипционный фактор AP-1, фрагмент JUN. Транскрипционный фактор, распознающий энхансер- семичленный мотив 5'-TGA[CG]TCA-3'и связывающийся с ним.

Исследование структуры ДНК

С помощью программы analyze определено, что ДНК находится в В-форме.
Определены средние значения торсионных углов для внутренних нуклеотидов (для всех, кроме краевых). Самый "кривой" нуклеотид со значениями торсионных углов, наиболее отклоняющимися от средних выделен желтым цветом в файле Excel

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.

Таблица. Контакты разного типа в комплексе 1A02.pdb

Контакты атомов белка с	Полярные	Неполярные	Всего
остатками 2'-дезоксирибозы	3	7	10
остатками фосфорной кислоты	12	7	19
остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки	3	16	19
остатками азотистых оснований со стороны малой бороздки	0	0	0


Все необходимые множества атомов заданы в скрипте. При поиске контактов использовался старый формат PDB.

Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

После использования команды "nucplot 1a02_sep.pdb" я получила следующие изображения ДНК-белковых контактов:




Таким образом, при анализе контактов с помощью RasMol получилось, что контактов "белок-дезоксирибоза" намного больше, чем контактов "белок - остаток фосфорной кислоты". Здесь же их количество отличается намного меньше, т.к. если там мы искали взаимодействия между атомами, то nucplot показывает взаимодействия между основанием ДНК и аминокислотой.

Возможный(е) распознающий(е) контакт(ы)

На роль распознающего контакта, как мне кажется, больше всего подходит взаимодействие остатка белка Asn147 с остатками С4016 и Т5006. Во-первых, оба этих взаимодействия происходят непосредственно с основаниями ДНК, а не остовом. Во-вторых, эти взаимодействия представляют собой водородные связи, и, следовательно, специфичны. В-третьих, с основанием Т5006 взаимодействует, хоть и гидрофобно, еще один остаток белка - Ala150. В-четвертых, вокруг нашего предполагаемого распознающего контакта расположено много других ДНК-белковых взаимодействий, в основном между белком и фосфатными группами. Эти взаимодействия должны поддерживать устойчивость распознающего контакта.

На картинке изображено предполагаемое мной место распознающего контакта.




Характеристика ДНК-связывающего домена bZIP

С помощью сайта Pfam получена доменная структура двух исследуемых белков:

• FOS_HUMAN
  
  

  Source	Domain	Start	End
  PfamB	Pfam-B_509	2	110
  PfamA	bZIP_1	135	198
  PfamB	Pfam-B_509	272	379

  
  
• JUN_HUMAN
  
  

  Source	Domain	Start	End
  PfamA	Jun	5	241
  PfamA	bZIP_1	250	313


ДНК-связывающий домен у обоих белков одинаков, его полное название - bZIP transcription factor. Фактор транскрипции "лейциновая молния" - эукариотический белок, состоящий из участка лейциновой молнии, необходимой для димеризации, и следующего за ним главного участка, обеспечивающего специфичный ДНК-связывающий контакт.