Preview

Доклады Национальной академии наук Беларуси

Расширенный поиск

Дизайн структуры химерного белка ДНК-экзотрансферазы быка и SSB-белка E. coli

https://doi.org/10.29235/1561-8323-2021-65-5-568-575

Аннотация

С целью изучения влияния дополнительного ДНК-связывающего домена SSB-белка E. coli, присоединенного к транкированной и нативной ДНК-экзотрансферазе быка, на ДНК-аффинность и стабильность фермента, проведен анализ траекторий молекулярной динамики и пространственных структур гомологичных моделей химерного белка с различными линкерами. Установлено, что более предпочтительным для присоединения SSB-белка является C-концевая последовательность фермента, при этом прогнозируемая стабильность транкированного химерного фермента выше, чем у нативного. Согласно данным молекулярной динамики, введение линкеров между двумя белками для нативной (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS и TCT) и транкированной (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT и 5xGGGGS) формы фермента не только способствует повышению его стабильности, но и увеличивает взаимную подвижность ДНК-аффинных доменов.The analysis of the trajectories of molecular dynamics simulation and spatial structures of homologous models of fusion protein with various linkers was performed to understand the effect of the additional DNA-binding domain of the E. coli SSB protein attached to the truncated and native bovine DNA exotransferase on its stability and activity. It is found that the C-terminus of the enzyme is the preferred end for attachment of the E. coli protein, while the stability of the truncated fusion enzyme is higher than the native one. According to molecular dynamics data, introducing linkers between two proteins for the native (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS, and TCT) and truncated (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT, and 5xGGGGS) forms of the enzyme not only improves its stability, but also increases the mutual mobility of DNA-affinity domains.

Об авторах

А. Б. Саченко
Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Саченко Антон Борисович – мл. науч. сотрудник, аспирант

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск



Я. В. Диченко
Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Диченко Ярослав Владимирович – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск



А. В. Янцевич
Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Янцевич Алексей Викторович – канд. хим. наук, заведующий лабораторией

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск



С. А. Усанов
Институт биоорганической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Усанов Сергей Александрович – член-корреспондент, д-р хим. наук, профессор

ул. Купревича, 5/2, 220141, Минск



Список литературы

1. Fowler, J. D. Biochemical, Structural, and Physiological Characterization of Terminal Deoxynucleotidyl Transferase / J. D. Fowler, Z. Suo // Chem. Rev. – 2006. – Vol. 106, N 6. – P. 2092–2110. https://doi.org/10.1021/cr040445w

2. Motea, E. A. Terminal deoxynucleotidyl transferase: The story of a misguided DNA polymerase / E. A. Motea, A. J. Berdis // Biochim. Biophys. Acta Prot. Proteom. – 2010. – Vol. 1804, N 5. – P. 1151–1166. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2009.06.030

3. High-Molecular-Weight Polynucleotides by Transferase-Catalyzed Living Chain-Growth Polycondensation / L. Tang [et al.] // Angew. Chem. Int. Ed. – 2017. – Vol. 56, N 24. – P. 6778–6782. https://doi.org/10.1002/anie.201700991

4. Gavrieli, Y. Identification of programmed cell death in situ via specific labeling of nuclear DNA fragmentation / Y. Gavrieli, Y. Sherman, S. A. Ben-Sasson // J. Cell Biol. – 1992. – Vol. 119, N 3. – P. 493–501. https://doi.org/10.1083/jcb.119.3.493

5. Terminal Deoxynucleotidyl Transferase and Rolling Circle Amplification Induced G-triplex Formation: A Label-free Fluorescent Strategy for DNA Methyltransferase Activity Assay / H. Que [et al.] // Sens. Act. B: Chem. – 2019. – Vol. 291. – P. 394–400. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.04.091

6. Enzymatic fabrication of DNA nanostructures: Extension of a self-assembled oligonucleotide monolayer on gold arrays / D. C. Chow [et al.] // J. Am. Chem. Soc. – 2005. – Vol. 127, N 41. – P. 14122–14123. https://doi.org/10.1021/ja052491z

7. Generation of Active Bovine Terminal Deoxynucleotidyl Transferase (TdT) in E. coli / W. J. Kuan [et al.] // Biochem. Ins. – 2010. – Vol. 3. – P. 41–46. https://doi.org/10.4137/bci.s5123

8. Expression and Processing of Recombinant Human Terminal Transferase in Baculovirus System / L. M. Chang [et al.] // J. Biol. Chem. – 1998. – Vol. 263, N 25. – P. 12509–12513. https://doi.org/10.1016/s0021-9258(18)37784-6

9. A novel strategy to engineer DNA polymerases for enhanced processivity and improved performance in vitro / Y. Wang [et al.] // Nuc. Acids Res. – 2004. – Vol. 32, N 3. – P. 1197–1207. https://doi.org/10.1093/nar/gkh271

10. Flynn, R. L. Oligonucleotide/oligosaccharide-binding fold proteins: a growing family of genome guardians / R. L. Flynn, L. Zou // Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. – 2010. – Vol. 45, N 4. – P. 266–275. https://doi.org/10.3109/10409238.2010.488216

11. Weiner, J. H. The deoxyribonucleic acid unwinding protein of Escherichia coli. Properties and functions in replication / J. H. Weiner, L. L. Bertsch, A. Kornberg // J. Biol. Chem. – 1975. – Vol. 250, N 6. – P. 1972–1980. https://doi.org/10.1016/s0021-9258(19)41671-2

12. Kim, D. E. Protein structure prediction and analysis using the Robetta server / D. E. Kim, D. Chivian, D. Baker // Nuc. Acids Res. – 2004. – Vol. 32. – P. 526–531. https://doi.org/10.1093/nar/gkh468

13. Accurate De Novo Prediction of Protein Contact Map by Ultra-Deep Learning Model / S. Wang [et al.] // PLoS Comp. Biol. – 2017. – Vol. 13, N 1. – P. 1–34. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005324

14. Sun, S. Structure and enzymatic properties of a chimeric bacteriophage RB69 DNA polymerase and single-stranded DNA binding protein with increased processivity / S. Sun, L. Geng, Y. Shamoo // Prot. Struct. Func. Bioinf. – 2006. – Vol. 65, N 1. – P. 231–238. https://doi.org/10.1002/prot.21088

15. Chisty, L. T. Fluorescent single-stranded DNA-binding protein from Plasmodium falciparum as a biosensor for single-stranded DNA / L. T. Chisty, D. Quaglia, M. R. Webb // PLOSE ONE. – 2018. – Vol. 13, N 2. – P. 1–20. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193272

16. UCSF ChimeraX: Structure visualization for researchers, educators, and developers / E. F. Pettersen [et al.] // Protein Sci. – 2021. – Vol. 30, N 1. – P. 70–82. https://doi.org/10.1002/pro.3943

17. Benkert, P. Toward the estimation of the absolute quality of individual protein structure models / P. Benkert, M. Biasini, T. Schwede // Bioinf. – 2011. – Vol. 27, N 3. – P. 343–350. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btq662


Рецензия

Просмотров: 642


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-8323 (Print)
ISSN 2524-2431 (Online)