BioScience Blog – Научный Биологический блог

Швецов А.В., Петухов М.Г.

Петербургский Институт ядерной физики РАН, Гатчина (Россия). E-mail: alexxyum@gmail.com

Работа посвящена теоретическому исследованию механизма АТФазной активности белка RecA который является одним из центральных белков участвующих в реакции гомологической рекомбинации у прокариот. Аналоги этого белка существуют во всех организмах начиная от архебактерий (RadA) заканчивая эукариотическими организмами (Rad51).

С помощью пакета программ GAMES S для квантово-химических расчетов на многопроцессорном вычислительном комплексе была исследована структура и энергетика исходного, переходного и продуктивного состояния в реакции ферментативного гидролиза АТФ в активном центре белка RecA из E. coli. Работа состояла из нескольких этапов: 1) построение фермент-субстратного комплекса на базе литературных рентгеноструктурных данных; 2) построение упрощенной модели комплекса, пригодной для проведения квантово-механических расчетов; 3) квантово-химические расчеты энергии комплекса и ее минимизация с помощью пакета программ GAMES S.

Пространственные структуры фермент-субстратного комплекса и его упрощенных моделей строились с помощью ICM , пакета программ для молекулярного моделирования (Molsoft LLC, USA). На базе известных рентгеновских структур комплексов RecA c различными лигандами (АДФ, АТФ-г-S и ADP-AlF4) , а также литературных данных по механизмам гидролиза АТФ другими ферментами были построены несколько вариантов активированного комплекса, которые могут корректно воспроизводить реакцию гидролиза АТФ. Расчеты показали, что природа энергетического барьера в этой химической реакции вероятно связана с энтальпийными и энтропийными потерями, необходимыми при сборке всех элементов в активированный фермент-субстратный комплекс.