Возможности метода постадийного усложнения лиганда в исследовании белково-нуклеиновых взаимодействий: механизмы функционирования некоторых ферментов репликации, репарации, топоизомеризации и рестрикции

Аннотация

Одним из наиболее информативных подходов к исследованию ферментов является метод рентгеноструктурного анализа (PGA), который, однако, не позволяет проводить количественных оценок относительной эффективности образования выявляемых с помощью этого метода контактов, что при интерпретации данных не дает возможности учесть относительный вклад отдельных специфических и неспецифических взаимодействий в общее сродство нуклеиновых кислот (НК) к ферментам. Это зачастую приводит к неправомерной абсолютизации роли специфических контактов между ферментами и НК в обеспечении сродст ва и специфичности действия ферментов. В течение последних лет нами были разработаны новые подходы анализа закономерностей белково-нуклеиновых взаимодействии, позволяющие на количественном уровне оценивать относительный вклад практически каждого нуклеотидного звена, включая его отдельные структурные элементы, в общее сродство ферментов к протяженным ДНК и РНК. Показано, что взаимодействие ферментов с НК на молекулярном уровне может быть успешно проанализировано с помощью методов синтеза и анализа, т.е. постадийного упрощения или усложнения структуры протяженного НК-лиганда. Использование этого подхода позволило показать, что комплексообразование, включающее формирование контактов ферментов со специфическими звеньями НК, не может обеспечить ни их высокого сродства к НК, ни специфичности действия. На примере ряда не зависящих от каких-либо последовательностей ферментов репликации, ферментов репарации, специфически узнающих в ДНК модифицированное звено, а также некоторых сиквенсзависимых ферментов топоизомеризации и рестрикции было показано, что практически все нуклеотидные звенья НК, «покрываемые ферментом», вступают с ним во взаимодействие, а высокое сродство в основном (до 5-7 от 7-10 порядков) обеспечивается множеством слабых аддитивных взаимодействий этих ферментов с различными структурными элементами отдельных нуклеотидных звеньев НК. В то же время относительный вклад специфических взаимодействий в общее сродство НК обычно относительно мал и не превышает 1-2 порядков. Основой специфичности дейсгвия ферментов являются стадии ферментзависимой адаптации НК до оптимальной конформации и непосредственно катализа: величина kcat при переходе от неспецифическйх к специфическим НК возрастает на 3-7 порядков. В данной работе обобщен накопленный нами опыт по исследованию ферментов методом постадийного усложения структуры лиганда, проведен детальный анализ особенностей этого подхода и его возможностей в исследовании белково-нуклеиновых взаимодействий на молекулярном уровне.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: