Изображение области связывания никотинамидадениндинуклеотида и триклозана с FABI_ECOLI

Здесь показано связывание белка с НАД. Белок показан в остовной модели голубым цветом, лиганд - в проволочной модели. Атомы различных элементов показаны соответствующими цветами (углерод - серый, азот - синий, кислород - красный, фосфор - оранжевый). Желтым цветом изображены атомы углерода, участвующие в гидрофобном взаимодействии с НАД. Пунктиром показаны водородные связи лиганда с белком. Подписаны аминокислотные остатки - кандидаты для мутагенеза (см.ниже): АА1 (lys163), АА2 (gln40).

Здесь показано связывание белка с триклозаном. Обозначения - те же, что и для НАД.

План генно-инженерного эксперимента

В первом пункте указаны аминокислоты, взаимодействующие с данным лигандом, во втором - замена, которая может привести к нарушению связывания белка с лигандом, в третьем - замена, которая не приведет к изменению связывания.
Триклозан
1. Список аминокислот, взаимодействующих с триклозаном - tyr156 (водородная связь) gly93, phe94, leu100, tyr146, tyr156, met159, ala196, ala197, ile200, phe203, lys163 (гидрофобные связи)
2. Можно заменить ala196 в цепи А на аргинин. В результате этого нарушится гидрофобное взаимодействие триклозана с данным остатком (радикал аланина – гидрофобный, неполярный; аспарагина – гидрофильный, полярный; а триклозан связан с радикалом аланина). В результате изменения радикала и конформации полипептидной цепи в окружении ala196 может измениться также расположение ala197 относительно триклозана, что также приведет к нарушению гидрофобного взаимодействия.
3. Если заменить ile200 на лейцин, то, скорее всего, взаимодействие триклозана с белком не нарушится. Строение радикала принципиально не изменяется; радикал остается гидрофобным и с тем же количеством атомов углерода. Изменения в его строении также не должны существенно сказаться на строении участка белка рядом с ile200, которые могли бы привести к нарушению связывания других аминокислот с триклозаном.

НАД
1. Список аминокислот, взаимодействующих с НАД – gly13, ser19, ile20, gln40, val65, ile92, lys163, ile192, ile192, thr194, ala196 (водородные связи) gly13, ala15, ile20, gln40, leu44, cys63, asp64, val65, ser91, ile92, gly93, phe94, ile119, leu144, ser145, tyr146, lys163, ala189, gly190, pro191, ile192, thr194, ala196, ala197 ( гидрофобные связи)
2. Можно заменить Lys163 на фенилаланин. Тогда исчезнут 2 водородные связи NH2-группы радикала с НАД. Нарушатся также связи с расположенными рядом аминокислотами (например, NH2-группа может предположительно образовывать водородную связь с кислородом leu144).
3. Скорее всего, можно заменить gln40. При замене глутамина на глутаминовую кислоту атом кислорода, при помощи которого глутамин взаимодействует с НАД, остается неизменным (то есть непосредственное связывание с НАД не изменяется), а группа NH2 заменяется на ОН-группу кислоты. В данном аминокислотном окружении никакие остатки не образуют водородных связей с группой NH2, а остальные атомы радикала остаются неизменными. Значит, ее замена одной группы NH2 на ОН не изменит существенно структуры белка в данном участке.
Следует также отметить, что при потере белком способности связываться с одним из лигандов другой также может связываться хуже. Поэтому пункты 2) описания эксперимента с НАД и триклозаном теоретически возможно объединить в один (т.к. лиганды удерживаются на местах в том числе взаимодействием друг с другом, и удаление одного из лигандов вызовет значительные изменения в окружении другого, что может привести, в свою очередь, и к нарушению связей со вторым лигандом).