|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Определение трехмерной структуры комплексов дигидрофолатредуктазы в растворедипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Польшаков В.И.
- Автор: Смурный Егор Дмитриевич
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2006
- Аннотация: Дигидрофолатредуктаза (ДГФР, ЕС 1.5.1.3) – фермент, катализирующий внутриклеточное NADPH-зависимое восстановление фолата и дигидфрофолата в тетрагидрофолат. Последний является важным метаболитом, участвующим в биосинтезе пуринов и аминокислот. Катализируемая ферментом реакция для многих организмов является единственным путем синтеза тетрагидрофолата. Данное обстоятельство обуславливает важность ДГФР в качестве мишени действия лекарственных препаратов. Создан целый класс лекарственных средств, т.н. антифолатов (например, метотрексат, пиреметамин, триметоприм), являющихся конкурентными ингибиторами ДГФР бактеральных, паразитических и опухолевых клеток. Эффективность широко используемого в медицинской практике антибактериального препарата триметоприма обусловлена высокой селективностью его связывания с бактериальной формой ДГФР, в сравнении с ферментами высших организмов. Ранее было показано, что причиной такой селективности является высокий положительный кооперативный эффект связывания, возникающий при образовании комплекса с двумя лигандами – триметопримом и кофактором NADPH. В комплексе с ДГФР человека подобного эффекта не наблюдается. Несмотря на многочисленные исследования, до настоящего врмени не было предложено ни одного удовлетворительного объяснения молекулярной природы указанного эффекта. Вместе с тем, понимание причины проявления кооперативного эффекта взаимодействия триметоприма и NADPH с бактериальным ферментом и в целом природы высокоспецифического связывания препарата с ферментом важно как в фундаментальном плане, для понимания факторов, контролирующих процессы молекулярного узнавания, так и в прикладном, для поиска новых, более эффективных антибактериальных препаратов. В данной дипломной работе нами была получена информация о трехмерной структуре и специфических белок-лигандных взаимодействиях в двойных и тройных комплексах бактериальной (Lactobacillus casei) и человеческой форм фермента с триметопримом и NADPH. При анализе полученных структур особое внимание было уделено тем характеристикам комплексов, которые могли бы объяснить природу позитивного кооперативного взаимодействия лиганд-лиганд на молекулярном уровне. Для решения поставленных выше задач были использованы методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), позволяющий получать разнообразную информацию о структуре, динамике и взаимодействии биомолекул в водной среде, а также современные вычислительные методы обработки спектральной информации и расчета строения биомолекул, в частности, метод молекулярной динамики. Проведен анализ спектров ЯМР и рассчитаны трехмерные структуры бинарных комплексов дигидрофолатредуктазы (ДГФР) L.Casei с антибактериальным препаратом триметопримом и кофактором NADPH, а также структура тройного комплекса дигидрофолатредуктазы человека с триметопримом и NADPH. Все структуры были верифицированы и хорошо согласуются, как с экспериментальными ограничениями, так и с ковалентной геометрией, наблюдаемой в белках (длины связей, валентные углы, карта Рамачандрана). Среднеквадратичное отклонение координат тяжелых атомов С’, Сα, N основной белковой цепи в трех полученных семействах структур составляет от 0.55 до 0.78 Å. Структура комплекса ДГФР человека с триметопримом и NADPH была депонирована в Protein Data Bank (код доступа 1YHO), структуры бинарных комплексов бактериального (L.Casei) фермента подготовлены к депонированию. Сравнение структуры тройного комплекса ДГФР человека с триметопримом и NADPH с полученой ранее аналогичной структурой белка L.Casei свидетельствует о более плотных ван-дер-ваальсовых контактах между лигандами в бактериальном комплексе. Кроме того, наблюдаются различия в ориентации никотинамидного и соседнего рибозного колец кофермента NADPH. Сравнение структуры двойных комплексов L.Casei ДГФР с триметопримом и NADPH со структурой тройного комплекса указанных лигандов с тем же ферментом показало, что в последнем реализуются более плотные ван-дер-ваальсовы взаимодействия, – в частности, вследствие дислокации никотинамидного фрагмента кофактора на 1.0-1.5 Å, что подтверждается экспериментальными данными ЯМР. Результаты настоящей работы позволяют приблизиться к пониманию природы высокоселективного связывания триметоприма с бактериальной ДГФР по сравнению с человеческой формой фермента.
- Добавил в систему: Польшаков Владимир Иванович