In silico анализ влияния фосфорилирования на структуру стероид-гидроксилаз человека CYP17A1 И CYP19A1

The trajectories of molecular dynamics simulation of phosphorylated S258 (CYP17A1), T162 and Y361 (CYP19A1) were analyzed to understand a possible mechanism of influence of post-translational modification (PTM) on the structure and functions of human sterol-hydroxylases CYP17A1 and CYP19A1. It was found that PTM has no dramatic influence on the structures of the enzymes but stabilizes them. According to our data, the phosphorylation of S258, T162 and Y361 influences the interface of interaction between human sterol-hydroxylases and the corresponding electron donors by decreasing the mobility of amino acids that take part in forming molecular complexes of the enzymes and the corresponding redox-partners. The phosphorylation of T162 (CYP19A1) decreases the mobility of amino acids forming access channel. The obtained results can shed light on the mechanism of fast regulation of human CYP17A1 and CYP19A1 activity by PTM.С целью изучения влияния пост-трансляционных модификаций (ПТМ) на структуру и функции стероид-гидроксилаз человека CYP17A1 и CYP19A1 проведен анализ траекторий молекулярной динамики ферментов, содержащих модифицированные фосфогруппами аминокислотные остатки S258 (CYP17A1), T162 и Y361 (CYP19A1). Показано, что наличие ПТМ в структуре белка не приводит к значительным изменениям пространственной структуры ферментов и увеличивает общую стабильность белковой глобулы. Установлено, что фосфорилирование S258, T162 и Y361 оказывает влияние на интерфейс взаимодействия стероид-гидроксилаз с соответствующими донорами электронов путем уменьшения подвижности аминокислотных остатков, участвующих в формировании молекулярных комплексов с редокс-партнерами. Обнаружено, что фосфорилирование T162 (CYP19A1) приводит к уменьшению подвижности аминокислотных остатков, формирующих канал доступа субстрата в активный центр фермента. Полученные результаты проясняют механизм быстрой регуляции активности CYP17A1 и CYP19A1 человека посредством ПТМ

Дизайн структуры химерного белка ДНК-экзотрансферазы быка и SSB-белка E. coli

The analysis of the trajectories of molecular dynamics simulation and spatial structures of homologous models of fusion protein with various linkers was performed to understand the effect of the additional DNA-binding domain of the E. coli SSB protein attached to the truncated and native bovine DNA exotransferase on its stability and activity. It is found that the C-terminus of the enzyme is the preferred end for attachment of the E. coli protein, while the stability of the truncated fusion enzyme is higher than the native one. According to molecular dynamics data, introducing linkers between two proteins for the native (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS, and TCT) and truncated (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT, and 5xGGGGS) forms of the enzyme not only improves its stability, but also increases the mutual mobility of DNA-affinity domains.С целью изучения влияния дополнительного ДНК-связывающего домена SSB-белка E. coli, присоединенного к транкированной и нативной ДНК-экзотрансферазе быка, на ДНК-аффинность и стабильность фермента, проведен анализ траекторий молекулярной динамики и пространственных структур гомологичных моделей химерного белка с различными линкерами. Установлено, что более предпочтительным для присоединения SSB-белка является C-концевая последовательность фермента, при этом прогнозируемая стабильность транкированного химерного фермента выше, чем у нативного. Согласно данным молекулярной динамики, введение линкеров между двумя белками для нативной (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS и TCT) и транкированной (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT и 5xGGGGS) формы фермента не только способствует повышению его стабильности, но и увеличивает взаимную подвижность ДНК-аффинных доменов.The analysis of the trajectories of molecular dynamics simulation and spatial structures of homologous models of fusion protein with various linkers was performed to understand the effect of the additional DNA-binding domain of the E. coli SSB protein attached to the truncated and native bovine DNA exotransferase on its stability and activity. It is found that the C-terminus of the enzyme is the preferred end for attachment of the E. coli protein, while the stability of the truncated fusion enzyme is higher than the native one. According to molecular dynamics data, introducing linkers between two proteins for the native (GGGGSGGGSGGGGS, GGGSGGGS, and TCT) and truncated (GGSGGGSGG, GGGGGG, GTGSGT, and 5xGGGGS) forms of the enzyme not only improves its stability, but also increases the mutual mobility of DNA-affinity domains

In silico анализ взаимодействия соединений, содержащих фотоактивируемые группы, с ферментами CYP7 человека

In silico analysis of “protein-ligand” complexes of human CYP7 enzymes with modified borondipyrrome-tene (BODIPY) and steroids, containing photo-activated crosslinking groups, wasperformed in order to identify structural peculiarities of their interaction. It was found that BODIPY molecules and DHEA derivative with diazirine group are able to bind tightly with human steroid-hydroxylases. Binding affinity is comparable with corresponding values for essential ligands of the enzymes. Binding mode of the modified steroid corresponds to the binding mode of essential CYP7 ligands, so formation of hydroxylated products is possible. It was found that presence of both diazirine and NBD groups in a molecule significantly increases affinity of the compound in case of CYP7A1 and, especially, CYP7B1. Amino acid residues, located in a close proximity with photo-activated groups were detected, that can form covalent adducts with them. The obtained results can shed light on the mechanism of interaction of the compounds with recombinant human CYP7 enzymes in vitro. The results can also be used for the identification of modified amino acids of the proteins that are formed under photoactivation of the compounds in vitro.С целью выявления структурных особенностей взаимодействия ферментов CYP7 человека с производными бордипирометена (BODIPY) и стероидов, содержащих фотоактивируемые сшивающие группы, проведен in silico анализ комплексов «белок-лиганд». Показано, что модифицированные молекулы BODIPY, а также производное дегидроэпиандростерона с диазириновой группой способны связываться в активном центре стероид-гидроксилаз человека с аффинностью, сравнимой с соответствующими величинами, рассчитанными для природных субстратов этих ферментов. При этом геометрия комплекса «фермент-лиганд» для модифицированного стероида в активном центре также соответствует геометрии комплексов CYP7 со своими природными лигандами, что указывает на возможность образования гидроксилированных продуктов реакции - меченых аналогов биометаболитов. Показано, что наличие одновременно диазириновой и 7-нитробензофуразановой групп значительно снижает сродство лиганда к активному центру CYP7A1 и, в особенности, CYP7B1. Идентифицированы аминокислотные остатки, расположенные вблизи фотоактивируемых групп и способные образовывать с ними ковалентные аддукты. Полученные результаты представляют интерес для объяснения механизма взаимодействия соединений, содержащих фотоактивируемые сшивающие группы с рекомбинантными ферментами CYP7 человека in vitro, а также для идентификации продуктов ковалентной модификации аминокислотных остатков белка, образующихся при фотоактивации исследованных молекул