Задача 1 Анализом первичной структуры белков и кодирующих их генов выявить сходство между днк-топоизомеразами I рода и белками-инициаторами репликации ДНК



Дата12.05.2019
Размер35 Kb.
#86790
ТипЗадача

ЗАДАЧА 1
Анализом первичной структуры белков и кодирующих их генов выявить сходство между ДНК-топоизомеразами I рода и белками-инициаторами репликации ДНК (типа белка А бактериофага ΦХ 174, релаксирующего белка плазмиды ColE1 и т.п.), ДНК-топоизомеразами 2-го рода и транспозазами, интегразами, рекомбиназами для объяснения подобия в химических механизмах их действия.
ДНК-топоизомеразы – белки - ферменты, катализирующие реакции топологической изомеризации ДНК. Изменение топологии ДНК происходит во многих процессах функционирования ДНК в клетке (репликации, рекомбинации, транскрипции, комплексообразовании с белками и др.). Известно несколько типов ДНК-топоизомераз, которые по механизму действия разделяются на 2 рода. ДНК-топоизомеразы 1 рода (и все типы с нечетными номерами) катализируют реакции изменения формы ДНК, оперируя с однонитевыми ДНК или однонитевыми участками ДНК, в то время как топоизомеразы 2 рода (и все типы с четными номерами) – с двунитевыми ДНК.

Механизм действия ДНК-топоизомераз основан на двух реакциях трансэтерификации: фермент атакует межнуклеотидную связь, катализирует ее разрыв с одновременным образованием фосфодиэфирной связи между остатками тирозина топоизомеразы и появившейся нуклеиновой фосфатной группы. Образовавшееся ковалентное соединения белка и ДНК является активным и промежуточным. После завершения реакции топологической изомеризации связанный с ДНК фермент катализирует восстановление межнуклеотидной связи, фермент при этом появляется в свободном виде.

Реакции топологической изомеризации с участием ДНК-топоизомераз 1-го рода осуществляются в результате последовательного изменения числа зацеплений одной нити ДНК относительно другой в правой двойной спирали ДНК с фиксированными концами. Как следствие, меняется (падает) число сверхвитков ДНК (через 1 сверхвиток), например, -10 -9 -8 и т.д. Топологическая изомеризации с участием топоизомераз 2 рода происходит в результате изменения числа зацеплений одного участка двойной спирали ДНК с фиксированными концами относительно другого сразу на две единицы (2 витка): - 6 - -8 - 10 или –1 +1, +1 -1, и т.п.

Реакции трансэтерификации в молекулах ДНК (и в РНК!!) катализируются не только ДНК-топоизомеразами, но и интегразами, рекомбиназами, транспозазами и белками-инициаторами репликации ДНК (возможно, и вирусных РНК подобным образом!).

В основе химического механизма взаимодействия белков –инициаторов репликации ДНК (типа белка А бактериофага ΦХ 174) также лежит реакция трансэтерификации, в которой белок вносит однонитевой разрыв одной межнуклеотидной связи точно в точке начала репликации ДНК, при этом белок А (и подобные ему) образуют промежуточный фосфодиэфир ДНК между остатками тирозина и появившейся нуклеиновой фосфатной группы Следовательно, эти белки по механизму действия подобны ДНК-топоизомеразам 1-го рода.

Для решения задач(и) необходимо провести компьютерный анализ первичной структуры белков и кодирующих их генов, чтобы выявить гомологии, например, между ДНК-топоизомеразами I рода и белками-инициаторами репликации ДНК (типа белка А бактериофага ΦХ 174, никказ плазмид и др.) или ДНК-топоизомеразами 2-го рода и транспозазами, интегразами, рекомбиназами для объяснения сходства в химических механизмах их действия. Необходимые для такого анализа данные в литературе имеются.


Руководитель: Юрий Федорович Дрыгин

д.х.н., зав.лаб. нуклеиново-белковых взаимодействий

корпус «А», тел.939-55-29

drygin@belozersky.msu.ru


Задача 2
Анализом первичных и (доступных) третичных структур белков и кодирующих их генов подтвердить или опровергнуть предположение о родстве природных ковалентных комплексов 1-го и 2-го типа и возможной эволюции одного типа комплексов во второй.

Известно, что комплексы 1-го типа образованы между остатками тирозина белков-ферментов и межнуклеотидным фосфатом ДНК (и РНК?!). Ферменты катализируют реакции топоизомеризации, рекомбинации и интеграции клеточных и/или вирусных ДНК (РНК?!).



Комплексы 2-го типа образованы белками - праймерами репликации и молекулами РНК и ДНК. Со стороны белка в образовании фосфодиэфирной связи участвуют остатки оксиаминокислот, а со стороны нуклеиновых кислот фосфатная группа 5’-концевого нуклеотида. Как правило, белок-праймер репликации входит в состав белка предшественника, содержащего 2 фермента: протеазу и НК-репликазу(полимеразу). Не исключено, что праймирование репликации НК (присоединение первого нуклеозидтрифосфата) in vivo происходит на уровне предшественника. Это событие может инициировать быстрый автопротеолиз предшественника (при этом реакция праймирования становится необратимой) и высвобождение праймера, при этом комплекс праймер, полимераза и матрица сохраняется и способен к элонгации синтеза НК.

Сравнение структурных данных, относящихся к комплексам 1-го и 2-го рода, может in silico выявить сходные мотивы между белками предшественниками инициации репликации, протеазами, полимеразами в комплексах 2-го рода и белками ферментами 2-го рода.
Каталог: FBB
FBB -> Подсказки к занятию 2
FBB -> Вопросы к экзамену (2010 г.) Генетика как наука. Предмет, проблемы, задачи, методы генетики. Основные этапы развития генетики
FBB -> Краткая аннотация модуля
FBB -> Отчет по исполнению II этапа Государственного контракта №05. P14. 12. 0004 от 17 июня 2015 г
FBB -> Построение трёхмерных структур апоформ флуоресцентных белков методами молекулярного моделирования
FBB -> Митохондрии высвобождают способствующие гибели факторы из своих межмембранных пространств и продуцируют атф


Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница