Анализ структурно-функциональных механизмов взаимодействия каталаз и НАДФН2 методами компьютерного моделирования

• Автор: Егоров, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 219 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Классификация каталаз

1.2. Физиологическая роль каталаз

1.3. Общий план строения классических каталаз

1.4. Структура комплексов каталаз и НАДФНг

1.5. Механизм функционирования каталаз

1.6. Роль НАДФНг в катал азах

1.7. Гипотеза о роли конформационной подвижности в обеспечении функции каталаз и их функционального взаимодействия с НАДФНг
1.8. Методы компьютерного моделирования для изучения комплексов каталаз и НАДФНг
1.9. Заключение
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Выравнивание каталаз с учетом их пространственной структуры
2.2. Подготовка ферментов к моделированию комплексов
2.3. Подготовка лигандов к моделированию комплексов
2.4. Встраивание лигандов в каталазы
2.5. Расчет энергии образования комплексов в силовом
поле «ММРТ94»
2.6. Анализ моделей комплексов
ГЛАВА 3. ТЕСТИРОВАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ СИЛОВОГО ПОЛЯ «ММЕГ948» И ПОДГОТОВКА МОЛЕКУЛ ЛИГАНДОВ К МОДЕЛИРОВАНИЮ КОМПЛЕКСОВ
3.1. Тестирование реализации силового поля «ММЕЕ948»
3.2. Оптимизация геометрии НАДФНг и его фрагментов
3.3. Заряды НАДФНг и его фрагментов для «АиФОоск»
ГЛАВА 4. АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ САЙТОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ СО СВЯЗЫВАНИЕМ НАДФНг В КАТАЛАЗАХ
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ ЧЭК С НАДФНг И ЕГО ФРАГМЕНТАМИ
5.1. Моделирование неорганических монофосфатов
5.2. Моделирование 2',5'-АДФ
5.3. Моделирование НАДФНг
ГЛАВА 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ КАТА С НАДФНг И ЕГО ФРАГМЕНТАМИ
6.1. Моделирование неорганических монофосфатов
6.2. Моделирование 2',5'-АДФ
6.3. Моделирование НАДФНг
ГЛАВА 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ ГПК С НАДФНг И ЕГО ФРАГМЕНТАМИ
7.1. Моделирование неорганических монофосфатов

7.2. Моделирование 2',5'-АДФ
7.3. Моделирование НАДФНг
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

необходимостью ограничения движений крупных субъединиц, несущих флаводоксин-подобный домен.
Учет конформационной подвижности позволяет предложить альтернативное электронному транспорту объяснение взаимодействия НАДФНг с гемом. Можно предполагать, что восстановление прочно связанного каталазой НАДФН2 добавленным динуклеотидом происходит путем прямой передачи восстановительных эквивалентов. Для этого никотинамидное кольцо связанного НАДФН2 должно быть доступным для контакта с транзитным. Однако в связанном НАДФН2 никотинамид изолирован от поверхности так, что его высвобождение для контакта с транзитным динуклеотидом только за счет изменения конформации самого НАДФН2 маловероятно. Поэтому связывание транзитного НАДФН2 должно приводить к изменению конформации белка. В результате этой трансформации либо связанный каталазой НАДФН2 либо транзитный могут оказаться в непосредственной близости от гема, обеспечивая прямую передачу электронов на него. В пользу этого механизма говорят следующие факты. НАДФН2 в каталазах участвует только в двухэлектронном процессе окисления-восстановления [17]. Хотя модели с участием согласованного транспорта пары электронов от НАДФН2 к гему и предложены, конкретный механизм такой передачи представляется проблематичным и его возможность подвергалась серьезной критике [160]. При анализе трехмерной структуры комплекса ЧЭК с НАДФН2 отмечалось, что никотинамидное кольцо лиганда располагается в гидрофобном окружении, что должно препятствовать его участию в окислительно-восстановительных процессах [169]. Сходство компактной конформации НАДФН2 в каталазных комплексах с конформацией НАД+, конкурентного по отношению к НАД(Ф)Н2 ингибитора флавин-редуктазы П из Vibrio harveyi (ФРП), также может указывать на неактивность кристаллографической конформации НАДФН2 в каталазах [198]. В каталазах никотинамидное кольцо расположено напротив небольшой полости на поверхности белка, с которой начинается минорный канал, идущий, в конечном