Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1

Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1

За допомогою методів ЯМР спектроскопії та комп'ютерного моделювання вивчали структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2´5´ триаденілатів з білком S100A1. Встановлено, що дефосфорильований 2´5´ триаденілат зв'язується з білком S100A1 на межі Са²⁺ зв'язувального домену та лін...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Доповіді НАН України
Дата:2020
Автори: Скоробогатов, О.Ю., Жуков, І.Ю., Ткачук, З.Ю.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2020
Теми:
Біологія
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/170266
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1 / О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 1. — С. 89-94. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-170266
record_format dspace
spelling Скоробогатов, О.Ю.
Жуков, І.Ю.
Ткачук, З.Ю.
2020-07-09T16:25:17Z
2020-07-09T16:25:17Z
2020
Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1 / О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 1. — С. 89-94. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
1025-6415
DOI: doi.org/10.15407/dopovidi2020.01.089
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/170266
577.32:577.112
За допомогою методів ЯМР спектроскопії та комп'ютерного моделювання вивчали структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2´5´ триаденілатів з білком S100A1. Встановлено, що дефосфорильований 2´5´ триаденілат зв'язується з білком S100A1 на межі Са²⁺ зв'язувального домену та лінкерного регіо ну. Утворення комплексу білок—триаденілат стабілізується трьома зв'язками, два з яких електростатичні, а один водневий. Зафіксовані особливості взаємодії дефосфорильованого 2´5´ триаденілату з S100A1 можуть бути підґрунтям для пояснення однієї з неописаних раніше функцій дефосфорильованого 2´5´ триаденілату.
We study the structural mechanisms of interaction of dephosphorylated 2´5´ triadenylates with S100A1 protein by NMR spectroscopy and computer simulation methods. Earlier, it was demonstrated that 2´5´ triadenylates are capable of stimulating the muscle contraction via a direct or indirect interaction with the Ryano dine receptor (RyR). One of the key regulators of this intracellular Са²⁺ pump is a calciumbinding protein S100A1. We assumed that the naturally occurring 2´5´ triadenylate may interact with S100A1 directly, by exhibiting its effect, and took a detailed look at the interaction. It is shown that dephosphorylated 2´5´ triadenylate binds to S100A1 within the Са²⁺ binding loop/linker interface, where the aminoacids within the S100A1 homodimer displayed the highest amplitude of chemical shifts. Complex formation turned out to be stabilized by the formation of two electrostatic and one hydrogen bonds. The data obtained may suggest an insight into how the naturally occurring 2´5´ triadenylate exhibits its purely biological function. An alternative possible scenario is the interaction between 2´5´ triadenylate and CAM kinase, which leads to the alteration of the latter’s functioning, which further affects the RyR. S100A1’s antagonist regarding the RyR functioning, Calmodulin, was earlier shown to interact with 2´5´ triadenylate, which led to the Са²⁺ affinity alteration of the latter. Collectively, these data assume that 2´5´ triadenylate interacts with both major regulators of RyR’s Са²⁺releasing activity.
С помощью методов ЯМР спектроскопии и компьютерного моделирования изучали структурные меха низмы взаимодействия дефосфорилированного 2´5´ триаденилата с белком S100A1. Установлено, что дефосфорилированный 2´5´ триаденилат связывается с белком S100A1 на грани Са²⁺ связывающего домена и линкерного региона. Образование комплекса белок—триаденилат стабилизируется тремя связями, два из которых электростатические, а один — водородный. Зафиксированные особенности взаимодействия дефосфорилированного 2´5´ триаденилата с S100A1 могут служить в качестве основы для объясне ния одной из неописанных ранее функций дефосфорилированного 2´5´ триаденилата.
uk
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
Доповіді НАН України
Біологія
Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
Structural mechanisms of interaction of triphosphorylated 2'- 5'- triadenylates with S100A1 protein
Структурные механизмы взаимодействия дефосфорилированных 2'- 5'- триаденилатов с белком S100A1
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
spellingShingle Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
Скоробогатов, О.Ю.
Жуков, І.Ю.
Ткачук, З.Ю.
Біологія
title_short Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
title_full Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
title_fullStr Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
title_full_unstemmed Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1
title_sort структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком s100a1
author Скоробогатов, О.Ю.
Жуков, І.Ю.
Ткачук, З.Ю.
author_facet Скоробогатов, О.Ю.
Жуков, І.Ю.
Ткачук, З.Ю.
topic Біологія
topic_facet Біологія
publishDate 2020
language Ukrainian
container_title Доповіді НАН України
publisher Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
format Article
title_alt Structural mechanisms of interaction of triphosphorylated 2'- 5'- triadenylates with S100A1 protein
Структурные механизмы взаимодействия дефосфорилированных 2'- 5'- триаденилатов с белком S100A1
description За допомогою методів ЯМР спектроскопії та комп'ютерного моделювання вивчали структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2´5´ триаденілатів з білком S100A1. Встановлено, що дефосфорильований 2´5´ триаденілат зв'язується з білком S100A1 на межі Са²⁺ зв'язувального домену та лінкерного регіо ну. Утворення комплексу білок—триаденілат стабілізується трьома зв'язками, два з яких електростатичні, а один водневий. Зафіксовані особливості взаємодії дефосфорильованого 2´5´ триаденілату з S100A1 можуть бути підґрунтям для пояснення однієї з неописаних раніше функцій дефосфорильованого 2´5´ триаденілату. We study the structural mechanisms of interaction of dephosphorylated 2´5´ triadenylates with S100A1 protein by NMR spectroscopy and computer simulation methods. Earlier, it was demonstrated that 2´5´ triadenylates are capable of stimulating the muscle contraction via a direct or indirect interaction with the Ryano dine receptor (RyR). One of the key regulators of this intracellular Са²⁺ pump is a calciumbinding protein S100A1. We assumed that the naturally occurring 2´5´ triadenylate may interact with S100A1 directly, by exhibiting its effect, and took a detailed look at the interaction. It is shown that dephosphorylated 2´5´ triadenylate binds to S100A1 within the Са²⁺ binding loop/linker interface, where the aminoacids within the S100A1 homodimer displayed the highest amplitude of chemical shifts. Complex formation turned out to be stabilized by the formation of two electrostatic and one hydrogen bonds. The data obtained may suggest an insight into how the naturally occurring 2´5´ triadenylate exhibits its purely biological function. An alternative possible scenario is the interaction between 2´5´ triadenylate and CAM kinase, which leads to the alteration of the latter’s functioning, which further affects the RyR. S100A1’s antagonist regarding the RyR functioning, Calmodulin, was earlier shown to interact with 2´5´ triadenylate, which led to the Са²⁺ affinity alteration of the latter. Collectively, these data assume that 2´5´ triadenylate interacts with both major regulators of RyR’s Са²⁺releasing activity. С помощью методов ЯМР спектроскопии и компьютерного моделирования изучали структурные меха низмы взаимодействия дефосфорилированного 2´5´ триаденилата с белком S100A1. Установлено, что дефосфорилированный 2´5´ триаденилат связывается с белком S100A1 на грани Са²⁺ связывающего домена и линкерного региона. Образование комплекса белок—триаденилат стабилизируется тремя связями, два из которых электростатические, а один — водородный. Зафиксированные особенности взаимодействия дефосфорилированного 2´5´ триаденилата с S100A1 могут служить в качестве основы для объясне ния одной из неописанных ранее функций дефосфорилированного 2´5´ триаденилата.
issn 1025-6415
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/170266
citation_txt Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2`-5`-триаденілатів з білком S100A1 / О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук // Доповіді Національної академії наук України. — 2020. — № 1. — С. 89-94. — Бібліогр.: 5 назв. — укр.
work_keys_str_mv AT skorobogatovoû strukturnímehanízmivzaêmodíídefosforilʹovanih25triadenílatívzbílkoms100a1
AT žukovíû strukturnímehanízmivzaêmodíídefosforilʹovanih25triadenílatívzbílkoms100a1
AT tkačukzû strukturnímehanízmivzaêmodíídefosforilʹovanih25triadenílatívzbílkoms100a1
AT skorobogatovoû structuralmechanismsofinteractionoftriphosphorylated25triadenylateswiths100a1protein
AT žukovíû structuralmechanismsofinteractionoftriphosphorylated25triadenylateswiths100a1protein
AT tkačukzû structuralmechanismsofinteractionoftriphosphorylated25triadenylateswiths100a1protein
AT skorobogatovoû strukturnyemehanizmyvzaimodeistviâdefosforilirovannyh25triadenilatovsbelkoms100a1
AT žukovíû strukturnyemehanizmyvzaimodeistviâdefosforilirovannyh25triadenilatovsbelkoms100a1
AT tkačukzû strukturnyemehanizmyvzaimodeistviâdefosforilirovannyh25triadenilatovsbelkoms100a1
first_indexed 2025-11-26T11:56:03Z
last_indexed 2025-11-26T11:56:03Z
_version_ 1850620532772306944
fulltext 89ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 1: 89—94 На сьогодні відомо, що олігоаденілати відіграють ключову роль у так званому олігоаде­ нілатному шляху активації інтерферону, механізм якого полягає в активації останнім фер­ менту 2′­5′­олігоаденілатсинтетази. Фермент, у свою чергу, використовує внутрішньоклі­ тинний пул АТФ для синтезу особливого класу сполук — 2′­5′­олігоАn, де n = 2÷6, серед яких кількісно переважають тричленні сполуки. У подальшому олігоАn активують ла­ тентну РНКазу L, що здатна гідролізувати вірусні та матричні РНК [1]. Крім того, клітинний пул 2′­5′­олігоАn також містить і дефосфорильовані олігоадені­ лати, які утворюються в результаті ензиматичного відщеплення фосфатних груп. Біологіч­ на роль дефосфорильованих олігоАn на сьогодні залишається незрозумілою. Раніше було виявлено, що природний 2′­5′­А3 та його епоксимодифікований аналог 2′­5′­А3­epo здатні впливати на процес скорочення препаратів судин гладеньких м’язів in vivo [2]. Таку активність можна пояснити декількома шляхами, одним з яких є можлива вза­ ємодія олігоаденілатів з білками, що беруть участь у м’язовому скороченні, зокрема кальмо­ дуліну та S100A1, і, як наслідок, модуляція їх активності певним чином. І справді, можли­ вість утворення комплексу 2′­5′­А3—CaM in vitro вже було показано раніше [3]. Виявилося, © О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук, 2020 https://doi.org/10.15407/dopovidi2020.01.089 УДК 577.32:577.112 О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ E­mail: skorobogatov.alx@gmail.com Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2′­5′­триаденілатів з білком S100A1 Представлено академіком НАН України М.А. Тукалом За допомогою методів ЯМР спектроскопії та комп’ютерного моделювання вивчали структурні меха нізми взаємодії дефосфорильованих 2′­5′­триаденілатів з білком S100A1. Встановлено, що дефосфорильований 2′­ 5′­триаденілат зв’язується з білком S100A1 на межі Ca2+­зв’язувального домену та лінкерного регіо ну. Утворення комплексу білок—триаденілат стабілізується трьома зв’язками, два з яких електростатичні, а один водневий. Зафіксовані особливості взаємодії дефосфорильованого 2′­5′­триаденілату з S100A1 мо­ жуть бути підґрунтям для пояснення однієї з неописаних раніше функцій дефосфорильованого 2′­5′­три­ аденілату. Ключові слова: дефосфорильовані 2′­5′­триаденілати, білок S100A1, комп’ютерне моделювання, ЯМР. 90 ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 1 О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук що зв’язування олігоаденілату з кальмодуліном спричиняє зміни афінності білка до Са2+. На підставі цих даних можна припустити, що олігоаденілати здатні зв’язуватися і з ін шим ключовим Са2+­зв’язувальним білком — S100A1, який є антагоністом кальмодуліну з точ ки зору впливу на ріанодиновий рецептор [4]. З цієї причини вивчення особливостей зв’язу­ вання S100A1 з 2′­5′­А3 було одним з головних завдань даного дослідження. З іншого боку, здатність 2′­5′­А3 впливати на скорочення гладеньких м’язів можна пояснити тим, що 2′­5′­А3 може безпосередньо активувати цАМФ­залежну протеїнкіна­ зу, яка, у свою чергу, впливала б на вивільнення Са2+ з ріанодин­чутливого депо сарко­ плаз матичного ретикулума. У зв’язку з цим нами досліджено вплив 2′­5′­А3 на активність ряду кіназ. Головним об’єктом дослідження була не вивчена до цього часу взаємодія 2′­5′­А3 з S100A1. Матеріали та методи. Комп’ютерне моделювання взаємодії білка S100A1 з 2′­5′­А3. Для підготовки молекули ліганду (у нашому випадку це молекула олігоаденілату) використо­ вували програму AutoDockTools (ADT), доступну на сайті розробників http://mgltools. scripps.edu/downloads. Молекулу дефосфорильованого 2′­5′­А3 було згенеровано в програ­ мі ChemDoodle3D, доступній за посиланням https://www.chemdoodle.com/features/3d/. Молекулу ліганду завантажували в ADT, де її програмно редагували шляхом додавання атомів водню та деяких інших операцій, після чого молекулу ліганду зберігали у форматі PDBQT. Подібну процедуру проведено для 3D структури S100A1, яку було завантажено з веб­ сайта www.rcsb.org (2LP3) та відкрито в ADT. До молекули рецептора додавали атоми вод­ ню, заряди, визначали заряди в одиницях, що використовуються програмою, типи атомів. Для докінгу використовували метод “Single docking experiment with AutoDock Vina”, який є базовим для докінгу одиничної молекули ліганду в структуру рецептора. Для ві­ зуалізації результатів докінгу застосовували програму PyMol. Метод ядерно­магнітного резонансу. Для запису ЯМР спектрів використовували спектрометр Unity 500 (“Varian”, США), який характеризується значенням 1Н резонансної частоти 500,606 мГц. Прилад було обладнано трьома каналами, z­градієнтною пристав­ кою та потрійною вимірювальною головкою, здатною фіксувати значення резонансів ізо­ топів 1Н/13С/15N з можливістю зворотної детекції. Зразки для ЯМР готували шляхом розчинення 0,3 мМ 15N­міченого білка S100A1 людини в буфері, що містив H2О/D2О (90 %/10 %), 20 мМ Tris­d11 та 150 мМ NaCl. Усі спектри було записано при 25 °С, а як зовнішній непрямий контроль використано розчин натрій­2,2,­диметил­2­силапентан­5­сульфонат (DSS) з коефіцієнтами Ξ = 0,251449530 та Ξ = 0,101329118 для резонансних частот 13С та 15N відповідно (z). Для того щоб отрима­ ти дані про взаємодію апо­S100A1 та 2′­5′­А3, розчин білка титрували концентрованим 130 мкМ розчином 2′­5′­А3, приготованим у тому самому буфері. Білковий зразок титру­ вали шляхом послідовного додавання невеликих об’ємів (10 мкл) олігоаде нілату. Після кожного додавання титранту записували двовимірний 1Н­15N HSQC спектр. Для обробки даних ЯМР спектроскопії користувалися програмою NMR Pipe. Результати та їх обговорення. Вивчення впливу 2′­5′­A3 на структуру S100A1 методом ядерно­магнітного резонансу. У результаті аналізу отриманих 1Н та 15N HSQC ЯМР груп даних виявлено ряд амінокислотних залишків з більшими відносно інших значеннями хі­ мічних зсувів амідних груп (рис. 1). 91ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 1 Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2′­5′­триаденілатів з білком S100A1 Встановлено, що амінокислотні залишки з найбільшими значеннями хімічних зсувів знаходяться в межах Ca2+­зв’язувальних петель — центральних частин ЕF­hand доменів. Більшість сигналів надходила від N­кінцевого регіону Са2+­зв’язувального мотиву, який містить такі амінокислотні залишки: Гіс18, Ліз21, Асп24, Ліз25 та Ліз30, що характери­ зуються сильною залежністю від умов проведення експерименту, а саме температури, рН та/або іонної сили розчину. Значення хімічних зсувів амінокислотних залишків, Вал69 та Глн72 у межах С­кінце­ вого домену білка S100A1 у результаті зв’язування з 2′­5′­A3 виявилися значно нижчими. Важливо зазначити, що Фен44 разом із Лей45 та Ліз49 формують петельний домен глобули S100A1, котрий, як і лінкерний домен, відіграє важливу роль у білок­пептидних вза ємодіях S100A1 з цільовими білками. У результаті експериментів також вдалося зафіксувати хімічні зсуви амінокислотних залишків у межах міжмономерного інтерфейсу глобули S100A1 у разі взаємодії з 2′­5′­A3 – Сер2, Глу3, Ала7, Тир74, Тре82, Асн87 та Глу91. Ці амінокислотні залишки залучені у фор­ мування гідрофобних міжмономерних контактів між спіралями І/І′ та IV/IV′ у межах го­ модимеру S100A1 (рис. 2). Комп’ютерне моделювання взаємодії S100A1 з 2′­5′­А3. З метою визначення амінокис­ лотних залишків білка S100A1, які взаємодіють з 2′­5′­А3 шляхом утворення водневих або електростатичних зв’язків (рис. 3), було застосовано метод комп’ютерного моделювання. Отримані дані є важливим додатком до результатів, одержаних раніше методом ЯМР, на основі яких нами було висунуто припущення, що 2′­5′­А3 може взаємодіяти з міжмоно­ мерним інтерфейсом S100A1. Виявилося, що залишок Асн87, який локалізований саме в міжмономерному інтерфейсі, знаходиться в радіусі 5 Å від місця зв’язування 2′­5′­А3 і, най­ Рис. 1. Діаграма залежності значення хімічного зсуву від номера амінокислотного залишку за умов титру­ вання S100A1 розчином 2′­5′­A3. Наведено лише амінокислотні залишки з високими значеннями величин хімічних зсувів 92 ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 1 О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук імовірніше, безпосередньо взаємодіє з ним (див. рис. 3). Інші амінокислотні залишки міжмономерного інтерфей­ су, що характеризувалися значними хімічними зсувами в ЯМР експе риментах (Вал54, Тир74, Тре82), знаходяться далі від місця зв’язування 2′­5′­А3 – в радіусі 6—7 Å і не взаємодіють безпосередньо з 2′­5′­А3. Показано, що залишок Вал69, який локалізується в межах С­кінцевого домену Ca2+­зв’я зувального домену білка S100A1, безпосередньо взаємодіє з 2′­OH­групою рибози ІІІ залишку АМФ. Важливо, що Вал69 характеризується нижчим, ніж для Глу91 — ще одного амінокислотного залишку С­кінцевого домену Ca2+­зв’язувального домену білка S100A1, значенням хімічного зсуву. На відміну від результатів ЯМР спектроскопії, які вказують на значні хімічні зсуви амі­ нокислотних залишків С­кінцевого фрагмента альфа­спіралі IV (Глу39, Лей41, Фен44, Глу91), дані, одержані методом комп’ютерного моделювання, не підтверджують виникнен­ ня взаємодії 2′­5′­А3 з цими амінокислотними залишками. Проте залишок Фен44 знахо­ диться недалеко (6—7 Å) від місця зв’язування з 2′­5′­А3 і, можливо, “реагує” на його зв’язування з іншими амінокислотними залишками та конформаційними змінами, що ви­ никають у результаті цієї події. Результати експерименту свідчать про те, що 2′­5′­А3 утворює три зв’язки з аміно кис­ лотними залишками в радіусі 5 Å. Один з них — водневий — утворюється між NH2­групою залишку аденіну І залишку АМФ та CO­групою Ала80. Другий та третій зв’язки — електро­ Рис. 3. Комплекс S100A1 з 2′­5′­А3, візуалізований у програмі PyMOL, поверхневе забраження біл кової глобули з паличковою моделлю 2′­5′­А3 Рис. 2. Значення хімічних зсувів, отримані в ході двовимірного 2D 1H­15N HSQC експерименту, для дво­ міченого 13C,15N­апо­S100A1 людини для деяких амінокислотних залишків у випадку додавання 10 мкл 130 мМ розчину 2′­5′­A3 93ISSN 1025­6415. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2020. № 1 Структурні механізми взаємодії дефосфорильованих 2′­5′­триаденілатів з білком S100A1 статичні. Вони утворюються між PO2­групою ІІ залишку АМФ і СО­групою Вал69 та між PO2­групою ІІІ залишку АМФ і СО­групою Асн64. Нами виявлено хімічні зсуви амінокислотних залишків у структурно та функціонально важливих ділянках білка S100A1, серед яких N­кінцевий Ca2+­зв’язувальний домен, С­кін­ цевий Ca2+­зв’язувальний домен, альфа­спіраль IV та міжмономерний інтерфейс, на під­ ставі чого зроблено припущення щодо амінокислотних залишків, з якими безпосередньо взаємодіє 2′­5′­А3. Найімовірніше, 2′­5′­A3 зв’язується в районі N­кінцевого Ca2+­зв’язу­ вального домену та лінкерного регіону. Важливо зауважи ти, що через невисокі значення до ступності перерахованих вище амінокислотних залишків до взаємодії з розчинником, оче видно, молекула 2′­5′­A3 не має змоги безпосередньо зв’я зуватися з цими залишками. На­ багато вірогіднішим є сценарій, за якого молекула олігоаденілату приєднується до S100A1 в іншому місці (найімовірніше, в районі Ca2+­зв’язувального домену та/або лінкерного ре гіону), а конфірмаційні зміни, зумовлені його приєднанням, передаються на чутливий до подібних змін міжмономерний інтерфейс. Методом комп’ютерного моделювання зв’язування 2′­5′­А3 з S100A1 вдалося частково підтвердити отримані раніше результати ЯМР стосовно електростатичної взаємодії PO2­ групи ІІ залишку АМФ та СО­групи Вал69, що може пояснювати значний хімічний зсув аміноксилотного залишку. Вал69 є частиною С­кінцевого домену Ca2+­зв’язувального до­ мену білка S100A1. Очевидно, не варто стверджувати, що утворення трьох вищеописаних міжмолекулярних зв’язків може свідчити про наявність специфічного до 2′­5′­А3 сайта зв’язування на поверхні S100A1. Більш вірогідно, що взаємодія S100A1—2′­5′­А3 неспеци­ фічна, доказом чого є значення константи зв’язування — 2 · 104 М–1. Таким чином, нами частково підтверджено той факт, що PO2­група ІІ залишку АМФ і СО­група Вал69 взаємодіють електростатично, внаслідок чого відбувається значний хі­ мічний зсув амінокислотного залишку. Вал69 є частиною С­кінцевого домену Ca2+­зв’я зу­ вального домену білка S100A1, зв’язування ліганду з яким теоретично може неістотно змінювати профіль зв’язування Са2+, ледве помітні зміни якого нам вдалося зафіксувати раніше [5]. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА 1. Pauwels R. Mode of action of corticosteroids in asthma and rhinitis. Clin. Allergy. 1986. 16. P. 281—288. https://doi.org/10.1111/j.1365­2222.1986.tb01959 2. Філіппов І.Б., Ткачук З.Ю., Дубей І.Я. Механізми регуляції судинного тонусу 2′­5′­олігоаденілатами. Допов. Нац. акад. наук Укр. 2010. № 6. С. 152–157. 3. Tkachuk Z.Yu., Dubey I.Ya., Tkachuk L.V., Dubey L.V., Shlykov S.G., Babich L.G. The effect of 2′­5′­oligo­ adenylates on calcium binding to Calmodulin. Ca2+­Binding Proteins and Ca2+ Function in Health and Di sease: Proceedings of the17th Int. symp. (Beijing, 10—21 July 2011). Beijing, China, 2011. 4. Wright N.T., Prosser B.L., Varney K.M., Zimmer D.B., Schneider M.F., Weber D.J. S100A1 and calmodulin compete for the same binding site on ryanodine receptor. J. Biol. Chem. 2008. 283. P. 6676–26683. https://doi. org/10.1074/jbc.M804432200 5. Skorobogatov O.Yu., Lozhko D.N., Zhukov I.Yu., Kozlov O.V., Tkachuk Z.Yu. Study of dephosphorylated 2′­5′­linked oligoadenylates impact on apo­S100A1 protein conformation by heteronuclear NMR and cir­ cular dichroism. Biopolym. Cell. 2014. 30. P. 279–285. https://doi.org/10.7124/bc.0008A1 Надійшло до редакції 30.08.2019 94 ISSN 1025­6415. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr. 2020. № 1 О.Ю. Скоробогатов, І.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук REFERENCES 1. Pauwels, R. (1986). Mode of action of corticosteroids in asthma and rhinitis. Clin. Allergy, 16, pp. 281­288. https://doi.org/10.1111/j.1365­2222.1986.tb01959 2. Filippov, I. B., Tkachuk, Z. Yu. & Dubei, I. Ya. (2010). Mechanisms of vessel tone regulation by 2′­5′­ oligoadenylates. Dopov. Nac. akad. nauk Ukr., No. 6, pp. 152­157 (in Ukrainian). 3. Tkachuk, Z. Yu., Dubey, I. Ya., Tkachuk, L. V., Dubey, L. V., Shlykov, S. G. & Babich, L. G. (2011, July). The effect of 2′­5′­oligoadenylates on calcium binding to Calmodulin. Proceedings of the 17th International Symposium on Ca2+­Binding Proteins and Ca2+ Function in Health and Disease, Beijing, China. 4. Wright, N. T., Prosser, B. L., Varney, K. M., Zimmer, D. B., Schneider, M. F. & Weber, D. J. (2008). S100A1 and calmodulin compete for the same binding site on ryanodine receptor. J. Biol. Chem., 283, pp. 26676­26683. https://doi.org/10.1074/jbc.M804432200 5. Skorobogatov, O. Yu., Lozhko, D. N., Zhukov, I. Yu., Kozlov, O. V. & Tkachuk, Z. Yu. (2014). Study of dephosphorylated 2′­5′­linked oligoadenylates impact on apo­S100A1 protein conformation by heteronuclear NMR and circular dichroism. Biopolym. Cell., 30, pp. 279­285. https://doi.org/10.7124/bc.0008A1 Received 30.08.2019 А.Ю. Скоробогатов, И.Ю. Жуков, З.Ю. Ткачук Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев E­mail: skorobogatov.alx@gmail.com СТРУКТУРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЕФОСФОРИЛИРОВАННЫХ 2′­5′­ТРИАДЕНИЛАТОВ С БЕЛКОМ S100A1 С помощью методов ЯМР спектроскопии и компьютерного моделирования изучали структурные меха­ низмы взаимодействия дефосфорилированного 2′­5′­триаденилата с белком S100A1. Установлено, что де­ фосфорилированный 2′­5′­триаденилат связывается с белком S100A1 на грани Ca2+­связывающего доме­ на и линкерного региона. Образование комплекса белок—триаденилат стабилизируется тремя связями, два из которых электростатические, а один — водородный. Зафиксированные особенности взаимодейст­ вия дефосфорилированного 2′­5′­триаденилата с S100A1 могут служить в качестве основы для объясне­ ния одной из неописанных ранее функций дефосфорилированного 2′­5′­триаденилата. Ключевые слова: дефосфорилированные 2′­5′­триаденилаты, белок S100A1, компьютерное моделирование, ЯМР. O.Yu. Skorobogatov, I.Yu. Zhukov, Z.Yu. Tkachuk Institute of Molecular Biology and Genetics of the NAS of Ukraine, Kyiv E­mail: skorobogatov.alx@gmail.com STRUCTURAL MECHANISMS OF INTERACTION OF TRIPHOSPHORYLATED 2′­5′­TRIADENYLATES WITH S100A1 PROTEIN We study the structural mechanisms of interaction of dephosphorylated 2′­5′­triadenylates with S100A1 pro­ tein by NMR spectroscopy and computer simulation methods. Earlier, it was demonstrated that 2′­5′­triadeny­ lates are capable of stimulating the muscle contraction via a direct or indirect interaction with the Ryano dine receptor (RyR). One of the key regulators of this intracellular Ca2+ pump is a calcium­binding protein S100A1. We assumed that the naturally occurring 2′­5′­triadenylate may interact with S100A1 directly, by exhibiting its effect, and took a detailed look at the interaction. It is shown that dephosphorylated 2′­5′­triadenylate binds to S100A1 within the Ca2+­binding loop/linker interface, where the aminoacids within the S100A1 homodimer displayed the highest amplitude of chemical shifts. Complex formation turned out to be stabilized by the for­ mation of two electrostatic and one hydrogen bonds. The data obtained may suggest an insight into how the naturally occurring 2′­5′­triadenylate exhibits its purely biological function. An alternative possible scenario is the interaction between 2′­5′­triadenylate and CAM kinase, which leads to the alteration of the latter’s func­ tioning, which further affects the RyR. S100A1’s antagonist regarding the RyR functioning, Calmodulin, was earlier shown to interact with 2′­5′­triadenylate, which led to the Ca2+ affinity alteration of the latter. Collectively, these data assume that 2′­5′­triadenylate interacts with both major regulators of RyR’s Ca2+­releasing activity. Keywords: dephosphorylated 2′­5′­triadenylates, S100A1 protein, computer simulation, NMR.

Схожі ресурси