ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ПРОЦЕССА ОТВОРАЧИВАНИЯ ДНК ОТ ГИСТОНОВОГО ЯДРА НУКЛЕОСОМЫ МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Аннотация
Работа посвящена изучению компактизации ДНК на нуклеосомном уровне. Взаимодействие ДНК с гистонами влияет на протекание ключевых процессов репликации и транскрипции. Такое взаимодействие в общем случае может быть охарактеризовано величиной свободной энергии связывания. В данной работе рассчитывалось изменение свободной энергии связывания в процессе отворачивания ДНК от гистонового ядра нуклеосомы. Расчёты проводились методом MM/PBSA. Рассчитанные профили хорошо согласуются с экспериментальными данными из литературных источников. Полученные результаты свидетельствуют о применимости методики для изучения влияния посттрансляционных модификаций гистонов и гистоновых вариантов на энергетику нуклеосом, что важно для понимания механизмов регуляции транскрипции в хроматине.
Ключевые слова
Об авторах
А. К. Грибкова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Кафедра биоинженерии, биологический факультет
Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
студентка кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38
Г. А. Армеев
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Кафедра биоинженерии, биологический факультет
Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38
А. К. Шайтан
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Кафедра биоинженерии, биологический факультет
Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12
канд. физ-мат. наук, вед. науч. сотр. кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ. Тел.: 8-495-939-57-38
Список литературы
1. Shaytan A.K., Landsman D., Panchenko A.R. Nucleosome adaptability conferred by sequence and structural variations in histone H2A–H2B dimers // Curr. Opin. Struct. Biol. 2015. Vol. 32. P. 48–57.
2. Brower-Toland B.D., Smith C.L., Yeh R.C., Lis J.T., Peterson C.L., Wang M.D. Mechanical disruption of individual nucleosomes reveals a reversible multistage release of DNA // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002. Vol. 99. N 4. P. 1960–1965.
3. Thåström A., Gottesfeld J.M., Luger K., Widom J. Histone-DNA binding free energy cannot be measured in dilution- driven dissociation experiments // Biochemistry. 2004. Vol. 43. N 3. P. 736–741.
4. Mihardja S., Spakowitz A.J., Zhang Y., Bustamante C. Effect of force on mononucleosomal dynamics // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006. Vol. 103. N 43. P. 15871–15876.
5. Ettig R., Kepper N., Stehr R., Wedemann G., Rippe K. Dissecting DNA-histone interactions in the nucleosome by molecular dynamics simulations of DNA unwrapping // Biophys. J. 2011. Vol. 101. N 8. P. 1999–2008.
6. Zhang B., Zheng W., Papoian G.A., Wolynes P.G. Exploring the free energy landscape of nucleosomes // J. Am. Chem. Soc. 2016. Vol. 138. N 26. P. 8126–8133.
7. Kollman P.A., Massova I., Reyes C. at al. Calculating structures and free energies of complex molecules: combining molecular mechanics and continuum models // Acc. Chem. Res. 2000. Vol. 33. N 12. P. 889–897.
8. Davey C.A., Sargent D.F., Luger K., Maeder A.W., Richmond T.J. Solvent mediated interactions in the structure of the nucleosome core particle at 1.9 Å resolution // J. Mol. Biol. 2002. Vol. 319. N 5. P. 1097–1113.
9. Banks D.D., Gloss L.M. Equilibrium folding of the core histones: the H3-H4 tetramer is less stable than the H2A-H2B dimer // Biochemistry. 2003. Vol. 42. N 22. P. 6827–6839.
10. Armeev G.A., Shaitan K.V., Shaytan A.K. Nucleosome structure relaxation during DNA unwrapping: Molecular dynamics simulation study // Moscow Univ. Biol. Sci. Bull. 2016. Vol. 71. N 3. P. 141–144.
11. Guy A.T., Piggot T.J., Khalid S. Single-stranded DNA within nanopores: conformational dynamics and implications for sequencing; a molecular dynamics simulation study // Biophys. J. 2012. Vol. 103. N 5. P. 1028–1036.
12. Pronk S., Páll S., Schulz R., Larsson P., Bjelkmar P., Apostolov R., Shirts M.R., Smith J.C., Kasson P.M., van der Spoel D., Hess B., Lindahl E. GROMACS 4.5: a highthroughput and highly parallel open source molecular simulation toolkit // Bioinformatics. 2013. Vol. 29. N 7. P. 845–854.
13. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. VMD: visual molecular dynamics // J. Mol. Graph. 1996. Vol. 14. N 1. P. 33–38.
14. Forties R.A., North J.A., Javaid S., Tabbaa O.P., Fishel R., Poirier M.G., Bundschuh R. A quantitative model of nucleosome dynamics // Nucleic Acids Res. 2011. Vol. 39. N 19. P. 8306–8313.
Рецензия
Для цитирования:
Грибкова А.К., Армеев Г.А., Шайтан А.К. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПРОФИЛЯ ПРОЦЕССА ОТВОРАЧИВАНИЯ ДНК ОТ ГИСТОНОВОГО ЯДРА НУКЛЕОСОМЫ МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2017;72(3):164-168.
For citation:
Gribkova A.K., Armeev G.A., Shaytan A.K. INVESTIGATION OF HISTONE-DNA BINDING ENERGY AS A FUNCTION OF DNA UNWRAPPING FROM NUCLEOSOME USING MOLECULAR MODELING. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2017;72(3):164-168. (In Russ.)
Просмотров:
356
Послать статью по эл. почте 