|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Биоинформатический анализ аминокислотных остатков, определяющих каталитический механизм и CO2/O2 специфичность ферментов семейства Рубискокурсовая работа (Специалист)
- Научные руководители: Суплатов Д.А., Швядас В.К.
- Автор: Кирилин Евгений Михайлович
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Кафедра: Факультет биоинженерии и биоинформатики
- Год защиты: 2011
- Курс: 4
- Аннотация: Рибулозодифосфат карбоксилаза/оксигеназа, или Рубиско, - ключевой фермент цикла Кальвина, катализирующий реакцию фотосинтетического включения неорганического CO2 в молекулы сахаров - важнейших составляющих любой живой системы. Рубиско также известен как крайне неэффективный фермент: его карбоксилазная активность понижена ввиду многочисленных побочных реакций, включая окисление субстрата атмосферным O2. Несмотря на большое количество работ по рентгеноструктурному анализу и исследованиям каталитического механизма, установление связи между структурной организацией рибулозодифосфат карбоксилазы и ее функциональными свойствами представляет одну из фундаментальных проблем современной биохимии. В работе представлен сравнительный биоинформатический анализ ферментов формы I семейства Рубиско. В ходе исследования выравнивания последовательностей L-субъединиц Рубиско были определены консервативные позиции Lys201, Lys334, His294 и Lys175 и их ведущая роль в обеспечении общей функции в семействе. Более того проведенный анализ показал высокое сходство значительной части активных центров формы I Рубиско как по аминокислотной последовательности, так и по пространственной организации. Однако в то же время ферменты семейства, обладая общими чертами каталитического механизма в виде последовательных стадий енолизации, гидратации и расщепления С-С связи, могут значительно различаться по другим функциональным свойствам. Среди ферментов Рубиско формы I выделяют несколько групп, представители которых в значительной степени различаются по значениям СО2/O2 специфичности — кинетическому критерию, характеризующем соотношение скоростей конкурирующих реакций карбоксилирования и окисления. На основе полученных данных о консервативности активного центра и схожести предшествующих катализу процессов, вроде диффузии и связывания субстратов среди ферментов I формы Рубиско, было сделано предположение, что аминокислоты, реализующие различия в СО2/О2 специфичности Рубиско, располагаются в более удаленных от активного центра структурах. При исследовании полного выравнивания последовательностей было обнаружено, что такие аминокислоты могут располагаться в области N-концевого домена. Дальнейший структурный анализ этой области показал, что позиции N-концевого хвоста Arg, Tyr и Arg, консервативные в ферментах с высокой СО2/О2 специфичностью, вызывают разную укладку аминоконцевой петли относительно поверхности белка. Было предположено, что разная укладка этой области наряду со специфическим остатком Met влияют на подвижность петли, несущей каталитически важные остатки Tyr65 и Trp66, тем самым изменяя кинетические параметры фермента. Таким образом, N-концевая область, в частности специфические остатки Arg, Tyr, Met и Arg предлагаются как наиболее вероятные сайты для дальнейших исследований механизмов различной СО2/О2 специфичности среди ферментов Рубиско.
- Добавил в систему: Суплатов Дмитрий Андреевич