Исследование ДНК-белковых взаимодействий в структуре комплекса эндонуклеазы рестрикции BGLII и ДНК

Краткое описание структуры в файле 1DFM.pdb

1. Эндонуклеаза BGLII
2. молекула ДНК

Белок принадлежит - bacillus subtilis

цепь C [1] tattatagatctataa   [16]
             ||||||||||||||
цепь D [16]  aatatctagatattat [1]

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

Данная эндонуклеаза рестрикции II - важный компонент прокариотической системы модификации-рестрикции служащей для защиты от чужеродных ДНК.

Белок состоит из шести бета-листов и пяти альфа-спиралей. Пара альфа спиралей распознают последовательность AGATCT в двойной цепочке ДНК и режет по первому аденину давая специфический фрагмент с терминальным 5' фосфатом.

Исследование структуры ДНК

Исследование природы ДНК-белковых контактов

Для анализа контактов использовался следующий скрипт PyMOL'a:

mset 1 x8

select polar_prot, ((n. n*) | (n. o*)) & !(br. (n. **') | hetatm)
select nonpol_prot, ((n. c**) | (n. s**)) & !(br. (n. **') | hetatm)

select polar_rib, (n. o3') | (n. o4') | (n. o5')
select nonpol_rib, (n. c*') & (br. (n. **'))
select polar_fosph, (n. op*)
select nonpol_fosph, (n. p)
select polar_big_way, ((n. o6) | (n. n6) | (n. n7) | (n. o4) | (n. n4)) & (br. (n. **'))
select nonpol_big_way, ((n. c5) | (n. c6) | (n. c7) | (n. c8) | ((n. c4) & ((r. *c*) | (r. *t*)))) & (br. (n. **'))
select polar_small_way, ((((n. n3) | (n. n2)) & ((r. *a*) | (r. *g*))) | ((n. o2) & ((r. *c*) | (r. *t*)))) & (br. (n. **'))
select nonpol_small_way, (n. c2) & (br. (n. **'))




distance 11, polar_rib, polar_prot, 3.5
distance 12, polar_fosph, polar_prot, 3.5
distance 13, polar_big_way, polar_prot, 3.5
distance 14, polar_small_way, polar_prot, 3.5
distance 21, nonpol_rib, nonpol_prot, 4.5
distance 22, nonpol_fosph, nonpol_prot, 4.5
distance 23, nonpol_big_way, nonpol_prot, 4.5
distance 24, nonpol_small_way, nonpol_prot, 4.5

hide 
mdo 1: hide; show everything, 11 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 2: hide; show everything, 12 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 3: hide; show everything, 13 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 4: hide; show everything, 14 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 5: hide; show everything, 21 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 6: hide; show everything, 22 ;  show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 7: hide; show everything, 23 ; show ribbon, (br. (n. **'))
mdo 8: hide; show everything, 24 ; show ribbon, (br. (n. **'))

В результате была заполнена следующая таблица:

Нетрудно видеть, что наибольшее количество контактов происходит с остатками рибозы - видимо, таким образом достигается специфическое распознование ДНК и хорошая константа связывания

Контактов с остатками азотистых оснований со стороны большой бороздки намного больше чем с малой, что, впрочем, не удивительно, ведь она имеет большую площадь контакта

Получение популярной схемы ДНК-белковых контактов с помощью nucplot

Командная строка:

При сравнении с результатами из п. III нетрудно заметить, что деформация происходит в месте, где с одним нуклеотидом белок интенсивно взаимодествует, а с комплементарном ему - взаимодействие мало

Изображение полученное при помощи nucplot'a:

Возможные распознающие контакты

Мне кажется, что главную роль в специфичном связывании играют остатки серина и аспарагина в разных цепях белка. Думаю, это ключевые остатки связывания. Во-первых их структура повторяется, во-вторых связывание идет около роспознающего сайта AGATCT. И с-третьих формируется довольно много водородных связей.

Характеристика ДНК-связывающего домена Q45488

Доменная структура белка:

Type-2 restriction enzyme BglII

Существует 4 класса эндонуклеаз рестрикции:

1. I-тип
2. II-тип
3. III-тип
4. IV-тип

Для типа II (EC:3.1.21.4) характерна независимость от метилаз и потребность в ионе магния

Вообще описано около 3000 эдонуклеаз, большинство из них имеют гомодимерную и тетрамерную структуру. Для гомодимеров как правило встречаются палиндромные последовательности длиной в 4-8 нуклеотидов. Почти все эндонуклеазы рестрикции имеют похожее ядро и сходный механизм катализа, что позволяет предположить общего предка.

Также как и остальные ДНК связывающие молекулы, эндонуклеазы способны и к неспецифическому связыванию.