|
Conference publicationsAbstractsXXVIII conferenceИзучение механизма фотоиндуцированного ускорения каталитической реакции в бактериальной фотоактивируемой аденилатциклазе bPAC методами молекулярного моделированияМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, кафедра физической химии, Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3 1ФИЦ Биотехнологии РАН, Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2 2ИБХФ РАН им. Н.М. Эмануэля, Россия, 119334, Москва, ул. Косыгина, д. 4
Одним из способов регуляции процессов в живых системах является облучение светом. Фоторецепторные белковые домены могут регулировать скорость процессов, происходящих в присоединенных к ним каталитических доменах. Для фоторегулируемой аденилатциклазы bPAC наблюдается увеличение скорости каталитической реакции приблизительно на два порядка. В данной работе с помощью метода классической молекулярной динамики изучен механизм передачи сигнала от фоторецепторного BLUF (blue light using flavin) домена к каталитическому домену AC (adenylyl cyclase) белка bPAC и показано, что активация BLUF домена, сопровождающаяся таутомеризацией остатка Gln49, приводит к изменению конформации остатка Arg278, находящегося в активном центре аденилатциклазы. С помощью метода динамического сетевого анализа определены оптимальные пути передачи сигнала из фоторецепторного домена в каталитический. Данные пути включали в себя аминокислотные остатки Gln49 и Arg278, а также другие известные из экспериментальных исследований аминокислотные остатки, влияющие на каталитическую активность bPAC. В системе bPAC с заменой Tyr7Phe в BLUF домене конформаций аргинина Arg278 соответсвующие темному и светлому состояниям bPAC присутствуют в равных долях, что объясняет экспериментально наблюдаемую промежуточную каталитическую активность системы bPAC-Y7F по сравнению с активированным и неактивированным состояниями bPAC дикого типа. С помощью молекулярной динамики с КМ/ММ потенциалами (КМ(DFT(ωB97X-D3/6-31G**))/ММ(CHARMM) построены профили свободной энергии реакции гидролиза аденозинтрифосфата (ATP) до циклического аденозинмонофосфата (cAMP) и пирофосфата (PPi), происходящей в активном центре аденилатциклазы. В светлом состоянии bPAC соответствующая конформация Arg278 стабилизирует пентакоординированный фосфор α-фосфатной группы в переходном состоянии, тем самым снижая энергию активации. Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования сверхвысокопроизводительными вычислительными ресурсами МГУ имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке РНФ (проект № 19-73-20032).
Presentation |