Русский
!

Presentations

Computational verification of two hypothesis of inosine triphosphate pyrophosphatase inactivation by Pro32Thr in human

Dushanov E.B., Altasky M.V.1, Koltovaya N.A.

Joint Institute for Nuclear research, laboratory of radiatio biology, Russia, 141980, Moscow Region, Dubna, ul Joliot-Curie 6

1tel: (894621)63432, fax: (894621)65948, e-mail: koltovaya@jinr.ru

21Russian Space Research Institute, Russia, 117997, Moscow, Profsoyuznaya ul. 84/32

Ферменты нуклеозидтрифосфат пирофосфогидролазы гидролизуют неканонические нуклеозидтрифосфаты до нуклеозидмонофосфатов и пирофосфата, и таким образом выводят их из метаболических процессов. У человека известен полиморфизм гена, кодирующего инозинтрифосфат пирофосфатазу (ITPA). У человека достаточно широко распространена мутация P32T-hITPA, наличие которой может влиять на чувствительность пациентов к лекарственным препаратам. Замена Рro32Тhr вызывает полную инактивацию димерного фермента ITPA у гомозиготного мутанта и снижение активности до 25 % у гетерозигот. Анализ кристаллической структуры ITPA дикого и мутантного типов выявил сильные изменения положения петли, в которой локализована замена. Было выдвинуто два предположения: а) замена влияет на взаимодействие между двумя субъединицами, и б) в мутантной петле гидрофобный остаток Phe31 выступает из гидрофобного кармана в водную среду и служит сигналом для протеасомной деградации белка.

В данной работе мы осуществили восстановление аминокислот, отсутствующих в исходной для моделирования структуре димера дикого типа PDB:2J4E, и исследовали структуру фермента с помощью полноатомной молекулярной динамики в поле GAFF в период времени 20 нс. Рассмотрели все возможные варианты димера. Субстрат инозинтрифосфат (ITР) стабилизировался спустя примерно 3 нс от начала моделирования для всех субъединиц. Время релаксации субъединиц составило около 4 нс, но если рассматривать димер в целом, то стабилизировался только димер дикого типа. Анализ водородных связей между кулачками субъединиц димера показал, что существуют устойчивые водородные связи между нижними и верхними кулачками. Однако у мутанта снижено количество устойчивых водородных связей, причем, у гомодимеров в большей степени, чем у гетеродимерных мутантов. Поскольку замена Рro32Тhr вызывает ослабление водородных связей у мутантных белков, то моделирование подтвердило правомочность первой гипотезы. Анализ торсионных углов фрагмента Lys30-Phe31-Pro32 показывает, что фенольная группа аминокислотного остатка Phe31 менее стабильна во всех мутантных моделях. В кристаллической мутантной структуре PDB:4F95 этот угол составлял +76,8o, т.е. развернулся на 180o. По данным наших расчетов его значение варьировало около –80o, и, следовательно, вторая гипотеза не подтвердилась. Исследования методом молекулярной динамики дополнят теоретические исследования методами вычислительной квантовой химии процесса нуклеофильной реакции и ферментативной активности разных форм фосфатазы.

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533