English
!

Доклады

Молекулярное моделирование механизмов регуляции ферментативной активности Аспартоацилазы

Коц Е.Д., Хренова М.Г., Немухин А.В.

МГУ им. М.В. Ломоносова, химический факультет

Аспартоацилаза (hAsp) – фермент класса гидролаз, расщепляющий пептидную связь N-ацетиласпарагиновой кислоты (NAA). Получившийся в результате гидролиза ацетат анион участвует в образовании липидной оболочки головного мозга1. Точный механизм полного метаболизма NAA остаётся неизвестным, однако необходимость поддержания его концентрации в узких пределах не вызывает сомнений. Аномальное количество NAA сопутствует различным заболеваниям ЦНС, а точечные мутации в гене, кодирующем hAsp, являются причиной развития болезни Канавана – летального нейродегенеративного заболевания, характеризующегося накоплением NAA в белом веществе2.

Данные кинетического исследования hAsp3 позволяют предположить возможности самоактивации при низких концентрациях NAA и самоингибирования – при повышенных. Применение новейших алгоритмов молекулярного моделирования позволило обнаружить возможные сайты, связывание в которых ведет к активации или к ингибированию каталитической активности hAsp. В результате обработки протяжённых МД траекторий (до 1.5 мкс) методом корреляционного динамического анализа были выделены пути передачи аллостерического сигнала и установлен механизм ингибирования: связывание в аллостерическом сайте смещает равновесие между открытой и закрытой формами hAsp в сторону каталитически неактивной. По рассчитанным траекториям для apo- и holo- состояний были построены кинетические модели состояний Маркова4. Полученные матрицы вероятностей переходов между выделенными конформациями системы были использованы для расчётов констант скоростей соответствующих переходов.

1. Bitto, E.; Bingman, C.A.; Wesenber, G.E.; McCoy, J.G.; Phillips, G.N. Structures of aspartoacylase , the brain enzyme impaired in Canavan disease. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 456-461.

2. Surendran, S.; Matalon, K.; Tyring, S.K.; Matalon, R. Molecular basis of Canavan disease: from human to mouse. J. Child. Neurol. 2003, 18, 604-610.

3. Le Coq, J.; An, H.-J.; Lebrilla, C.; Viola, R.E. Characterization of Human Aspartoacylase: the brain enzyme responsible for Canavan disease. Biochem. 45 (18), 5878-5884.

4. Malmstrom, R. D.; Lee, C. T.; Van Wart, A. T.; Amaro, R. E. Application of Molecular-Dynamics Based Markov State Models to Functional Proteins. J. Chem. Theory Comput. 2014, 21, 626-632.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533