БИОХИМИЯ, 2014, том 79, вып. 1, с. 41–48
УДК 577.213.4
Генетический полиморфизм и физико-химические свойства окисленного N-концевого домена белка XRCC1: компьютерное моделирование in silico
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: XRCC1, NTD, dE, полиморфизм, in silico, стыковка.
Аннотация
Вырезание поврежденных азотистых оснований – это главный репарационный путь (BER-репарация), призванный удалять эндогенные и экзогенные мутационные повреждения ДНК. Белок XRCC1 (Х-рей кросс-комплементарная группа 1) принимает участие в BER-репарации в качестве поддерживающего каркасного белка. Окисленный N-концевой домен (NTD) этого белка способен формировать дополнительные связи с ДНК-полимеразой β (Pol β). Изменения каких-либо аминокислотных остатков в белке (например, приводящие к образованию форм XRCC1, XRCC4 и других) могут изменять его стабильность и функционирование. Многие кодирующие районы генов имеют единичные нуклеотидные замены, обусловливающие генетический полиморфизм, что может приводить к конформационным изменениям кодируемых белков и вызывать какие-либо заболевания. Аминокислотные замены R7→L и R107→H (им соответствуют мутантные формы R7L и R107H) локализуются в N-концевом домене белка XRCC1 (XRCC1-NTD). В представленной работе были исследованы методами in silico путем компьютерного моделирования молекулярно-механические и физико-химические свойства нескольких окисленных XRCC1-NTD («дикого» типа и мутантных форм R7L, R107H и R7L&R107H) в водных растворах и при различной температуре (290, 295, 298, 301, 304, 309, 310, 311 и 312 K). Сравнение рассчитанных средних значений потенциальной энергии окисленных XRCC1-NTD показало, что замена R7→L стабилизирует белок, а замены R107→H и R7→L & R107→H делают его нестабильным и приводят к мутантным формам с нарушенными функциями. Количественная оценка взаимоотношений структуры и функции окисленного XRCC1-NTD и результаты моделирования стыковки NTD с Pol β показали, что мутация R7→L благоприятно, а мутации R107→H и R7→L&R107→H – неблагоприятно сказывались на функциях XRCC1-NTD. В последних двух случаях N-концевой домен уже не мог взаимодействовать с Pol β, так же как NTD «дикого» типа, и, следовательно, способность белка XRCC1 участвовать в репарации ДНК нарушалась. Расчеты по уравнению dE = ∂Е/(∂Т)v dT + ∂Е/(∂V)Т dV позволили установить, что оптимальная температура для функционирования XRCC1-NTD соответствует температуре тела 310 К.