Молекулярні механізми релаксації структурної деформації ДНК типу «кінк»
Ключові слова:
ДНК, структурні деформації, кінк, механізми релаксації, молекулярна динаміка, час релаксації
Анотація
Для вивчення механізму релаксації згинальної деформації ДНК типу Кінк (злам) було проведено моделювання молекулярної динаміки та порівняльний аналіз структури ДНК з комплексу з пуріновим репрессором і структури вільної В-ДНК. У роботі розглядалася тимчасова еволюція як параметрів, що описують структуру ДНК на рівні дінуклеотідного контакту, так і параметрів, які описують структуру дуплексу ДНК в цілому. Показано, що релаксація Кінка дімерного контакту відбувається стрибкоподібно на початкових стадіях динаміки. У той же час, така релаксація Кінка супроводжується перерозподілом вигину між декількома сусідніми контактами і дуплекс в цілому залишається зігнутим. Повна релаксація дуплексу відбувається плавно і займає значно більший часовий інтервал. Таким чином, отримані результати дозволяють зробити висновок про наявність різних рівней структурної релаксації дуплексу ДНК, які характеризуються різними часовими шкалами.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
Hagerman PJ. Flexibility of DNA. Annu. Rev. Biochem. 1990;59:755-81.
Olson WK, Gorin AA, Lu X-J, Hock LM, Zhurkin VB. DNA sequence dependent deformability deduced from protein-DNA crystal complexes. Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 1998;95:11163-68.
Deremble C, Lavery R. Macromolecular recognition Curr. Opin. Struct. Biol. 2005;15:171-5.
Schumacher MA, Choi KY, Zalkin H, Brennan RG. Crystal structure of Lacl member, PurR, bound to DNA: minor groove binding by alpha helices. Science. 1994;266:763-70.
Kim YJ, Geiger H, Hahn S, Sigler PB. Crystal structure of a yeast TBP/TATA-box complex. Nature. 1193;365:512-20.
Love JJ, Li X, Case DA, Giese R, Grosschedl R, Wright PE. Structural basis for DNA bending by the architectural transcription factor LEF-1. Nature. 1995;376:791-5.
Travers AA. Reading the minor groove. Nature Struct. Biol. 1995;2:615-8.
Dickerson RE. DNA bending: the prevalence of kinkiness and the virtues of normality. Nucl. Acids Res. 1998;26:1906-26.
Bosch D, Campillo M, Pardo L. Binding of proteins to the minor groove of DNA: what are the structural and energetic determinants for kinking a basepair step? J. Comput. Chem. 2003;24:682-91.
Zacharias M. Minor groove deformability of DNA: a molecular dynamics free energy simulation study. Biophys. J 2006;91:882-91.
Murphy FV, Churchill ME. Nonsequence-specific DNA recognition: a structural perspective. Struct. Fold. Des. 2000;8:R83-9.
Glasfeld A, Kochler AN, Schumacher MA, Brennan RG. The role of lysine 55 in determining the specificity of the purine repressor for its operators through minor groove interactions. J. Mol. Biol. 1999;291:347-61.
Tolstorukov MY, Jernigan RL, Zhurkin VB. Protein-DNA hydrophobic recognition in the minor groove is facilitated by sugar switching. J. Mol. Biol. 2004;337:65-76.
Djuranovich D, Hartmann B. Molecular dynamics studies on free and bound targets of the bovine papillomavirus type I E2 protein: the protein binding effect of DNA and the recognition mechanism. Biophys. J. 2005;89:2542-51.
Lu X-J, Shakked Z, Olson WK. A-form conformational motifs in ligand-bound DNA structures. J. Mol. Biol. 2000;300(4):819-40.
El Hassan MA, Calladine CR. The assessment of the geometry of dinucleotide steps in double-helical DNA: a new local calculation scheme. J. Mol. Biol. 1995;251:648-64.
Newman EB, Lin R. Leucine-responsive regulatory protein: a global regulator of gene-expression in Escherichia coli. Annu Rev Microbiol. 1995;49:747-75.
Nelson M, Humphrey W, Gursoy A, Dalke A, Kalé L, Skeel RD, et al. NAMD - A Parallel, Object-Oriented Molecular Dynamics Program. J. Supercomputing App. 1996;10:251-68.
MacKerrel AD, Bashford D, Bellott M, Dunbrack RL, Evanseck J, Fried MJ, et al.. Self-consistent parameterization of biomolecules for molecular modeling and condensed phase simulations. FASEB J. 1992;6:A143.
Luty BA, Davis ME, Tironi IG, Vangunsteren WF. A comparison of particle-particle, particle-mesh and Ewald methods for calculating electrostatic interactions. Mol. Sim. 1994;14:11-20.
Feller SE, Zheng YH, Pastor RW, Brooks BR. Constant pressure molecular dynamics simulation-the Langevin piston method. J. Comp. Phys. 1995;103:4613-21.
Lu X-J, Olson WK. 3DNA: A software package for the analysis. rebuilding. and visualization of three-dimensional nucleic acid structure li Nucleic Acids Res. 2003;31(17):5108-21.
Dickerson RE. Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989;6:627-34.
Olson WK, Lu X-J, Westbrook J, Bansal M, Burley SK, Dickerson RE, et al. A standard reference frame for the description of nucleic acid base-pair geometry. J. Mol. Biol. 2001;313:229-37.
Olson WK, Gorin AA, Lu X-J, Hock LM, Zhurkin VB. DNA sequence dependent deformability deduced from protein-DNA crystal complexes. Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 1998;95:11163-68.
Deremble C, Lavery R. Macromolecular recognition Curr. Opin. Struct. Biol. 2005;15:171-5.
Schumacher MA, Choi KY, Zalkin H, Brennan RG. Crystal structure of Lacl member, PurR, bound to DNA: minor groove binding by alpha helices. Science. 1994;266:763-70.
Kim YJ, Geiger H, Hahn S, Sigler PB. Crystal structure of a yeast TBP/TATA-box complex. Nature. 1193;365:512-20.
Love JJ, Li X, Case DA, Giese R, Grosschedl R, Wright PE. Structural basis for DNA bending by the architectural transcription factor LEF-1. Nature. 1995;376:791-5.
Travers AA. Reading the minor groove. Nature Struct. Biol. 1995;2:615-8.
Dickerson RE. DNA bending: the prevalence of kinkiness and the virtues of normality. Nucl. Acids Res. 1998;26:1906-26.
Bosch D, Campillo M, Pardo L. Binding of proteins to the minor groove of DNA: what are the structural and energetic determinants for kinking a basepair step? J. Comput. Chem. 2003;24:682-91.
Zacharias M. Minor groove deformability of DNA: a molecular dynamics free energy simulation study. Biophys. J 2006;91:882-91.
Murphy FV, Churchill ME. Nonsequence-specific DNA recognition: a structural perspective. Struct. Fold. Des. 2000;8:R83-9.
Glasfeld A, Kochler AN, Schumacher MA, Brennan RG. The role of lysine 55 in determining the specificity of the purine repressor for its operators through minor groove interactions. J. Mol. Biol. 1999;291:347-61.
Tolstorukov MY, Jernigan RL, Zhurkin VB. Protein-DNA hydrophobic recognition in the minor groove is facilitated by sugar switching. J. Mol. Biol. 2004;337:65-76.
Djuranovich D, Hartmann B. Molecular dynamics studies on free and bound targets of the bovine papillomavirus type I E2 protein: the protein binding effect of DNA and the recognition mechanism. Biophys. J. 2005;89:2542-51.
Lu X-J, Shakked Z, Olson WK. A-form conformational motifs in ligand-bound DNA structures. J. Mol. Biol. 2000;300(4):819-40.
El Hassan MA, Calladine CR. The assessment of the geometry of dinucleotide steps in double-helical DNA: a new local calculation scheme. J. Mol. Biol. 1995;251:648-64.
Newman EB, Lin R. Leucine-responsive regulatory protein: a global regulator of gene-expression in Escherichia coli. Annu Rev Microbiol. 1995;49:747-75.
Nelson M, Humphrey W, Gursoy A, Dalke A, Kalé L, Skeel RD, et al. NAMD - A Parallel, Object-Oriented Molecular Dynamics Program. J. Supercomputing App. 1996;10:251-68.
MacKerrel AD, Bashford D, Bellott M, Dunbrack RL, Evanseck J, Fried MJ, et al.. Self-consistent parameterization of biomolecules for molecular modeling and condensed phase simulations. FASEB J. 1992;6:A143.
Luty BA, Davis ME, Tironi IG, Vangunsteren WF. A comparison of particle-particle, particle-mesh and Ewald methods for calculating electrostatic interactions. Mol. Sim. 1994;14:11-20.
Feller SE, Zheng YH, Pastor RW, Brooks BR. Constant pressure molecular dynamics simulation-the Langevin piston method. J. Comp. Phys. 1995;103:4613-21.
Lu X-J, Olson WK. 3DNA: A software package for the analysis. rebuilding. and visualization of three-dimensional nucleic acid structure li Nucleic Acids Res. 2003;31(17):5108-21.
Dickerson RE. Definitions and nomenclature of nucleic acid structure parameters. J. Biomol. Struct. Dyn. 1989;6:627-34.
Olson WK, Lu X-J, Westbrook J, Bansal M, Burley SK, Dickerson RE, et al. A standard reference frame for the description of nucleic acid base-pair geometry. J. Mol. Biol. 2001;313:229-37.
Опубліковано
2006-06-06
Цитовано
Як цитувати
Shashel, Y. V., & Tolstorukov, M. Y. (2006). Молекулярні механізми релаксації структурної деформації ДНК типу «кінк». Біофізичний вісник, 1(17), 36-41. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/12847
Розділ
Молекулярна біофізика
Авторське право (c) 2006 Біофізичний вісник
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
