Сборник содержит материалы научной мультиконференции «Биотех- нология медицине будущего»

Моделирование структур фермент-субстратных комплексов
и кинетический анализ взаимодействия мутантных форм SMUG1 F98W, 
H239A и R243A с ДНК
Яковлев Д.А.
1,2
, Алексеева И.А.
1
, Воробьев Ю.Н.
1,2
, Канажевская Л.Ю.
1
, Кузнецов Н.А.
1,2
,
Федорова О.С.
1,2
1 Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского 
отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН), Новосибирск, Россия 
2 Факультет естественных наук, Новосибирский государственный университет 
(НГУ), Новосибирск, Россия
Урацил-ДНК-гликозилаза человека SMUG1 участвует в пути эксцизионной репа- 
рации оснований в ДНК. Этот фермент распознает и гидролизует N-гликозидную связь 
остатков уридина и его С5-производных: 5-гидроксиметилурацила, 5-формилурацила 
и 5-гидроксиурацила.
Сравнение ДНК-гликозилаз, принадлежащих к различным структурным семей-
ствам, показало, что механизм образования каталитически компетентного комплекса 
включает в себя начальное связывание ДНК и образование неспецифического ком- 
плекса, изгибание цепи ДНК, выворачивание поврежденного основания из двойной 
спирали и его размещение в активном центре фермента.
Ранее нами был проведен кинетический анализ конформационных переходов фер- 
мента hSMUG1 дикого типа и ДНК в ходе каталитического процесса [1]. В данной 
работе изучали конформационную динамику мутантных форм hSMUG1 F98W, H239A 
и R243A при их взаимодействии с ДНК.
Конформационные переходы в ферменте и ДНК моделировали с помощью метода 
молекулярной динамики, а также наблюдали в реальном времени с использованием ме- 
тода “остановленной струи” с регистрацией флуоресценции остатков триптофана в бел- 
ке или 2-аминопурина и FAM/BHQ1 пары в ДНК.
Сопоставление кинетических данных и модельных структур фермент-субстратных 
комплексов позволили улучшить молекулярно-кинетический механизм взаимо-
действия SMUG1 с ДНК и определить роль аминокислотных остатков Phe98, His239
и Arg243 в узнавании повреждения и последующем катализе.
Полученные результаты показали, что замена Phe98 и His239 на Trp и Ala, соответ-
ственно, приводит к почти полной инактивации фермента, что свидетельствует о клю- 
чевой роли этих остатков в распознавании субстрата и образовании каталитически 
активного комплекса фермент-субстрат. Обнаружено, что замена Arg243 на Ala облег- 
чает диссоциацию комплекса SMUG1 с продуктом реакции, что указывает на участие 
Arg243 в связывании ДНК.
1. Kuznetsova A., Iakovlev D., Misovets I., Ishchenko A., Saparbaev M., Kuznetsov N., 
Fedorova O. pre-steady-state kinetic analysis of damage recognition by human single-
strand selective monofunctional uracil-DNA glycosylase SMUG1 // Mol. Biosyst. - 2017. -
V. 13(12). - p 2638-2649.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 16-14-10038.

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
228