|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Изучение механизма регуляции ферментативной активности аминогликозидфосфотрансфераз типа VIII из Streptomyces rimosus методами биоинформатикикурсовая 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: 2010
- Курс: 3
- Аннотация: Бактериальные ферменты семейства аминогликозидфосфотрансфераз (APH) обеспечивают устойчивость к аминогликозидным антибиотикам за счёт фосфорилирования гидроксильных групп 2-дезоксистрептаминового кольца. Некоторые из известных аминогликозидфосфотрансфераз находятся в активном состоянии постоянно (APH типа II и APH типа III), в то время как активность недавно обнаруженного в Streptomyces rimosus фермента APH типа VIII регулируется путем фосфорилирования. Изучение молекулярных механизмов регуляции активности APH(VIII) с помощью методов биоинформатики представляет большой практический интерес при поиске новых возможных путей борьбы с бактериальной резистентностью к антибиотикам. Трехмерная структура APH(VIII) была сконструирована на основе гомологичной структуры APH(III) и оптимизирована в силовом поле CHARMM. Поскольку кофактором APH выступает ATP, комплекс [ATP4-](Mg2+)2 был сконструирован на основе ADP из кристаллографической структуры 1j7u, изучено поведение активационной и ATP-связывающей петель в апо- и голоформе фермента методом молекулярной динамики. На основании поиска по первичной и третичной структуре в базах данных Uniprot и PDB были построены выборки гомологов APH(VIII) и APH(III), проведён сравнительный биоинформатический анализ с помощью программы ZEBRA, ранее разработанной в нашей лаборатории, и предсказаны аминокислотные остатки, ответственные за различия в регуляции активности, в том числе потенциальные аминокислоты (Ser, Thr, Tyr) сайтов фосфорилирования. В результате проведённого анализа остаток Ser95, расположенный в непосредственной близости от остатка активного центра Asn189, был определен как наиболее вероятный сайт модификации. Анализ предсказанной позиции программами NetPhos, DISPHOS и PHOSIDA, показал, что Ser95 находится в области R-X-X-S/T, соответствующей паттерну узнавания Ca2+/кальмодулин-зависимой протеинкиназой, что согласуется с экспериментальными данными о зависимости активности APH(VIII) от концентрации ионов кальция. Помимо этого, были обнаружены два остатка, Ser146 и Ser160, располагающиеся в вариабельной петле, аналогичной активационной петле эукариотических протеинкиназ, что также дало основания предполагать эти позиции потенциальными сайтами фосфорилирования. Биоинформатический анализ показал также, что остаток Ser95, специфичный в семействе аминогликозидфосфотрансфераз, встречается не только у APH(VIII), но также в APH(III) и APH(II) — ферментах, лежащих в основе формирования бактериальной резистентности, деактивация которых представляет особый интерес для медицины. Однако, структурный мотив V-L-X-S, содержащий аналог Ser95 в этих ферментах, не содержится в доступных базах данных сайтов фосфорилирования. Недавно опубликованные экспериментальные данные свидетельствуют о существовании аналогов эукариотических серин/треонин протеинкиназ в бактериях. Учитывая тот факт, что эти ферменты в бактериях практически не изучены, есть основание предполагать, что активация APH(II) и APH(III), также как и APH(VIII), происходит путем фосфорилирования бактериальными протеинкиназами, структура и механизм действия которых на настоящий момент неизвестны. Таким образом, поиск бактериальных ферментов — аналогов эукариотических протеинкиназ, способных фосфорилировать мотив V-L-X-S, путем масштабного скрининга геномной информации представляет большой интерес для дизайна лекарственных препаратов, направленных на подавление бактериальной резистентности.
- Добавил в систему: Суплатов Дмитрий Андреевич