Русский
!

Presentations

Изучение механизма фотоиндуцированного ускорения каталитической реакции в бактериальной фотоактивируемой аденилатциклазе bPAC методами молекулярного моделирования

Кулакова А.М., Хренова М.Г.1, Немухин А.В.2

Московский 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).

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533