Бам Привет
| Бам Привет | |||
|---|---|---|---|
 Эндонуклеаза рестрикции Bam HI, связанная с неспецифической ДНК. | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Бам Привет | ||
| Пфам | PF02923 | ||
| Пфам Клан | CL0236 | ||
| ИнтерПро | ИПР004194 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1bhm / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
Bam HI (произносится как «Bam H one») (от Bacillus amyloliquefaciens типа II ) представляет собой эндонуклеазу рестрикции , обладающую способностью распознавать короткие последовательности (6 пар оснований) ДНК и специфически расщеплять их в целевом сайте . На этой выставке основное внимание уделяется структурно-функциональным отношениям BamHI, как описано Ньюманом и др. (1995). BamHI связывается с последовательностью распознавания 5'-GGATCC-3' и расщепляет эти последовательности сразу после 5'-гуанина на каждой цепи. В результате этого расщепления образуются липкие концы длиной 4 п.н. В несвязанной форме BamHI имеет центральный b-лист , который находится между α-спиралями .
BamHI претерпевает ряд нетрадиционных конформационных изменений при распознавании ДНК . Это позволяет ДНК сохранять нормальную конформацию B-ДНК без искажений, способствующих связыванию ферментов. BamHI представляет собой симметричный димер . ДНК связана в большой щели, образующейся между димерами; фермент связывается «перекрестным» способом. Каждая субъединица BamHI осуществляет большую часть контактов своей основной цепи с фосфатами полусайта ДНК, но контакты пары оснований устанавливаются между каждой субъединицей BamHI и азотистыми основаниями в большой бороздке противоположного полусайта ДНК. Белок связывает основания посредством либо прямых водородных связей , либо опосредованных водой Н-связей между белком и каждой донорной/акцепторной группой Н-связей в большой бороздке. Контакты основных канавок образованы атомами, расположенными на аминоконце параллельного пучка из 4 спиралей. Этот пучок отмечает границу раздела димера BamHI, и считается, что дипольные моменты NH 2 -концевых атомов этого пучка могут способствовать электростатической стабилизации. .
Места узнавания между BamHI и ДНК
[ редактировать ]Фермент BamHI способен осуществлять большое количество контактов с ДНК. Опосредованное водой водородное связывание, а также взаимодействия как основной, так и боковой цепи способствуют связыванию последовательности распознавания BamHI. В большой бороздке большинство контактов фермента с ДНК происходит на аминоконце пучка параллельных 4-х спиралей, состоящего из а4 и а6 каждой субъединицы. Хотя а6 каждой субъединицы не входит в большую бороздку ДНК, предшествующие ему петли взаимодействуют с внешними концами сайта узнавания. И наоборот, a4 из каждой субъединицы действительно входит в большую бороздку в центре последовательности узнавания. Всего между ферментом и ДНК образуется 18 связей в последовательности распознавания из 6 пар оснований (12 прямых и 6 опосредованных водой). Arg155 и Asp154, расположенные в спиральном кольце перед a6, соединены с парами оснований G:C снаружи, а средние пары G:C связаны с Asp154, Arg122 и Asn116 (прямое связывание). Водородная связь между водой и Asn116 приводит к связыванию пар оснований A:T внутри (связывание, опосредованное водой). [1] Как обсуждалось выше, субъединицы L и R связываются перекрестным образом, посредством чего R-субъединица Bam HI контактирует с левым полусайтом ДНК последовательности узнавания. Связывание каждой субъединицы Bam HI точно такое же, как и у ее симметричного партнера. Сайт узнавания Bam HI имеет палиндромную последовательность , которую можно разрезать пополам для облегчения выявления связей.
Сайт признания
[ редактировать ]G G A T C CC C T A G G
насчитывалось 5 кристаллических структур Bam HI. По состоянию на конец 2010 года в Банке данных белков
Двухметаллический механизм
[ редактировать ]BamHI, как и другие эндонуклеазы рестрикции типа II, часто требует двухвалентных металлов в качестве кофакторов для катализа расщепления ДНК. [2] Двухметаллический ионный механизм является одним из возможных каталитических механизмов BamHI, поскольку кристаллическая структура BamHI обладает способностью связывать два иона металлов в активном центре, что подходит для реализации классического двухметаллического ионного механизма. Двухметаллический ионный механизм заключается в использовании двух ионов металлов для катализа реакции расщепления ферментом рестрикции. BamHI имеет три критически важных остатка в активном центре, которые важны для металлического катализатора. Они известны как Asp94, Glu111 и Glu113. Эти остатки обычно кислые. В присутствии иона металла остатки направлены в сторону иона металла. В отсутствие ионов металлов остатки направлены наружу. Два иона металла (A и B) находятся на расстоянии 4,1 друг от друга в активном центре и находятся на одной линии с этими остатками. [3] В общем, когда два иона металла (A и B) связаны с активным центром, они помогают стабилизировать кластерное распределение отрицательных зарядов, локализованных в активном центре, созданное в результате ухода атома кислорода во время переходного состояния. Во-первых, молекула воды будет активирована ионом металла А в активном центре. Эта молекула воды будет действовать как атакующая молекула, атакующая комплекс BamHI-ДНК и, таким образом, делая комплекс отрицательным. Позже другая вода свяжется с ионом металла B и отдаст протон уходящей группе комплекса, стабилизируя накопление отрицательного заряда на уходящем атоме кислорода. [4]
Функция Ca2+ в активном центре BamHI известна. Он является ингибитором расщепления ДНК, переводящим BamHI в пререактивное состояние. Это показало, что атакующей молекулой является молекула воды. Он отдает протон уходящей группе, которая связана с Ca2+, образуя валентный угол OPO 90°. Если Glu 113 заменяется лизином, расщепление теряется, поскольку Glu 113 принимает протон от атакующей молекулы воды. [3]
Биологическое значение
[ редактировать ]Благодаря своей способности распознавать специфическую последовательность ДНК и расщеплять нуклеазой, BamHI имеет различное значение для понимания эндонуклеазы рестрикции типа II, клонирования ДНК и, возможно, лечения некоторых заболеваний, вызванных мутациями ДНК, посредством генетической терапии. [1] Например, синдромы NARP и MILS представляют собой митохондриальные заболевания, которые могут быть вызваны мутациями в митохондриальной ДНК. Митохондрии могут восстанавливать свои функции после вырезания мутантной последовательности посредством эндонуклеазы рестрикции. [5]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Тонг З, Чжао Б, Чжао Г, Шан Х, Гуань Ю (сентябрь 2014 г.). «Субстраты ДНК, модифицированные 2'-O-метилнуклеотидами, влияют на эффективность расщепления BamHI и BglII». Журнал биологических наук . 39 (4): 621–30. дои : 10.1007/s12038-014-9466-4 . ПМИД 25116617 . S2CID 15537179 .
- ^ Нинфа А.Дж., Баллу Д.П., Бенор М. (2008). Фундаментальные лабораторные подходы к биохимии и биотехнологии (2-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. п. 345. ИСБН 978-0-470-08766-4 .
- ^ Перейти обратно: а б Виадиу Х., Аггарвал А.К. (октябрь 1998 г.). «Роль металлов в катализе эндонуклеазой рестрикции BamHI». Структурная биология природы . 5 (10): 910–6. дои : 10.1038/2352 . ПМИД 9783752 . S2CID 25062657 .
- ^ Мордасини Т., Куриони А., Андреони В. (февраль 2003 г.). «Почему ионы двухвалентных металлов либо стимулируют, либо ингибируют ферментативные реакции? Случай эндонуклеазы рестрикции BamHI из комбинированного квантово-классического моделирования» . Журнал биологической химии . 278 (7): 4381–4. дои : 10.1074/jbc.C200664200 . ПМИД 12496295 .
- ^ Алексеев М.Ф., Венедиктова Н., Пастух В., Шоколенко И., Бонилла Г., Уилсон Г.Л. (апрель 2008 г.). «Селективное устранение мутантных митохондриальных геномов как терапевтическая стратегия лечения синдромов NARP и MILS». Генная терапия . 15 (7): 516–23. дои : 10.1038/sj.gt.2008.11 . ПМИД 18256697 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ньюман М., Стшелецка Т., Дорнер Л.Ф., Шильдкраут И., Аггарвал А.К. (август 1995 г.). «Структура эндонуклеазы Bam HI, связанной с ДНК: частичное сворачивание и разворачивание при связывании ДНК». Наука . 269 (5224): 656–63. Бибкод : 1995Sci...269..656N . дои : 10.1126/science.7624794 . ПМИД 7624794 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Дезоксирибонуклеаза + BamHI в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)