Влияние конформации спирали H38 на стабильность предреакционного состояния пептидилтрансферазного центра рибосомы: молекулярно-динамическое исследование
Автор: Макарова Т.М.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Рубрика: Физическая химия
Статья в выпуске: 2 т.16, 2024 года.
Бесплатный доступ
Молекулярно-динамическое моделирование комплекса 70S рибосомы E. coli в каноническом А/А, Р/Р-состоянии, содержащее стоп-пептид ErmBL, позволило наблюдать формирование и дестабилизацию предреакционного состояния пептидилтрансферазного центра (ПТЦ). При отсутствии антибиотиков в рибосоме, субстраты пептидилтрансферазной реакции (ПТР), а именно аминогруппа Lys-aa-тРНК и сложный эфир Asp-Р-тРНК, оказываются стабильно сближены на протяжении 200 нс траектории так, что атомы азота и углерода, между которыми предполагается образование новой пептидной связи, удерживаются на расстоянии не более 4,5 Å. В присутствии же эритромицина в рибосомном туннеле это расстояние за то же время моделирования может увеличиваться до 6 и более Å, при этом искажается сайт связывания ССА-конца А-тРНК. Важную роль в позиционировании А-тРНК играет спираль Н38 23S рРНК: паттерны ее связывания с А-тРНК и соседней спиралью Н84, участвующей в позиционировании уже Р-тРНК, заметно отличаются. В траектории, где субстраты ПТР наиболее сближены, спирали Н38 и Н84 сцеплены стэкинг-взаимодействием между остатками U890 и G2308, а остаток А896 образует стэкинг-контакт с G19 А-тРНК. Присутствие эритромицина в рибосомном туннеле разрушает стэкинг-контакт между Н38 и Н84, а положение А-тРНК изменяется настолько, что она взаимодействует с остатком А896 Н38 другим основанием, С56. Такое искажение связывания А-тРНК приводит к разрушению предреакционной структуры ПТЦ, что объясняет действие антибиотика. Важно понимать, что положение Н38 стоит дополнительно оптимизировать для получения предреакционных структур рибосом из-за недостатка структурных данных относительно этой спирали.
Рибосома, эритромицин, пептидилтрансферазный центр, молекулярная динамика
Короткий адрес: https://sciup.org/147244657
IDR: 147244657 | DOI: 10.14529/chem240217
Список литературы Влияние конформации спирали H38 на стабильность предреакционного состояния пептидилтрансферазного центра рибосомы: молекулярно-динамическое исследование
- Hahn J., Grandi G., Gryczan T.J. et al. // Molecular and General Genetics MGG. 1982. V. 186, No. 2. P. 204. DOI: 10.1007/bf00331851.
- Arenz S., Ramu H., Gupta P. et al. // Nature Communications. 2014. V. 5, No. 1. DOI: 10.1038/ncomms4501.
- Arenz S., Bock L.V., Graf M. et al. // Nature Communications. 2016. V. 7, No. 1. DOI: 10.1038/ncomms12026.
- Cannone J.J., Subramanian S., Schnare M.N. et al. // BMC Bioinformatics. 2002. V. 3, No. 1. P. 1-31. DOI: 10.1186/1471-2105-3-2.
- Brilot A.F., Korostelev A.A., Ermolenko D.N. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. V. 110, No. 52. P. 20994. DOI: 10.1073/pnas.1311423110.
- Fischer N., Neumann P., Konevega A.L. et al. // Nature. 2015. V. 520, P. 567. DOI: 10.1038/nature14275.
- Polikanov Y., Steitz T., Innis C. // Nature Struct. Mol. Biol. 2014. V. 21, P. 787. DOI: 10.1038/nsmb.2871.
- Joung I.S., Cheatham T.E. // J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112, No. 30. P. 9020. DOI: 10.1021/jp8001614.
- Athavale S., Petrov A., Hsiao C. et al. // Plos One. 2012. V. 7, P. 1. DOI: 10.1371/journal.pone.0038024.
- van der Spoel D., Lindahl, E., Hess B. et al. // J. Comput. Chem.. 2005. V. 26, P. 1701. DOI: 10.1002/jcc.20291.
- van der Spoel D., Lindahl E., Hess B. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2008. V. 4, P. 435. DOI: 10.1021/ct700301q.
- Maier J.A., Martinez C., Kasavajhala K. et al. // Journal of Chemical Theory and Computation. 2015. V. 11, No. 8. P. 3696. DOI: 10.1021/acs.jctc.5b00255.
- Bayly C.I., Cieplak P., Cornell W. et al. // J. Phys. Chem.. 1993. V. 97, No. 40. P. 10269. DOI: 10.1021/j100142a004.
- Bussi G., Donadio D., Parrinello M. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126, P. 014107. DOI: 10.1063/1.2408420.
- Berendsen H., Postma J., van Gunsteren W. et al. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81, P. 3684. DOI: 10.1063/1.448118.
- Darden T., York D., Pedersen L. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98, P. 10089. DOI: 10.1063/1.464397.
- Hess B., Bekker H., Berendsen H.J.C. et al. // J. Comput. Chem. 1997. V. 18, No. 12. P. 1463. DOI: 10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:12<1463::AID-JCC4-3.0.CO;2-H
- Watson Z.L., Ward F.R., Meheust R. et al. // eLife. 2020. V. 9. DOI: 10.7554/elife.60482.
- Sergiev P.V., Kiparisov S.V., Burakovsky D.E. et al. // Journal of Molecular Biology. 2005. V. 353, No. 1. P. 116. DOI: 10.1016/j.jmb.2005.08.006.
- Shishkina A.V., Makarova T.M., Tereshchenkov A.G., Makarov G.I., Korshunova G.A., Bogdanov A.A. // Biochemistry (Moscow). 2015. V. 80, No. 11. P. 1500–1507.
- Wang S., Jiang K., Du X., Lu Y., Liao L., He Z., He W. // Frontiers in Microbiology. 2021. Vol. 12. 690744. doi: 10.3389/fmicb.2021.690744.
