Раєвський О. В. Молекулярна динаміка комплексів лейцил-тРНК-синтетаз бактеріального та архейного походження із помилково синтезованими продуктами реакції аміноацилювання

У результаті дослідження структурних основ селективності амінокислот у аміноацилювальному сайті LeuRS із T. thermophilus ми показали картину зв'язування субстратів аміноацилювання, амінокислот та АМР, що обумовлють ймовірність утворення аміноациладенілатів. Було показано, що екранування бічним радикалом Tyr43 є механізмом захисту вже утворених амноациладенілатів (пре-трансферних субстратів) від гідролізу в процесі претрансферного редагування помилково синтезованих продуктів. Для моделювання процесу пост-трансферного редагування у СР1-домені LeuRS було підібрано та перевірено алгоритм R.E.D.III обрахунку точкових зарядів при генеруванні топології для структур аміноацил-тРНК. Протокол підготовки, запуску та аналізу результатів молекулярної динаміки було відпрацьовано, спираючись на результати біохімічних експериментів для систем LeuRS з T.thermophilus (I клас синтетаз) та ProRS з E.faecalis (II клас синтетаз). В результаті аналіз траєкторій бактеріальної та архейної LeuRS підтвердив, що субстрат Nva-A76 зв'язується міцніше, ніж Ile-A76. З іншого боку, наша симуляція показала що причиною різниці в швидкості гідролізу для Nva-tRNALeu та Ile-tRNALeu у СР1-доменах LeuRS T.thermophilus та P. Horikoshii є бічний ланцюг Ile-A76, що стерично перешкоджає наближенню атакуючої молекул води і призводить до значного зниження швидкості гідролізу. Молекулярна динаміка мутантної форми LeuRSTt із критичною для реакції редагування заміною Asp347Ala продемонструвала важливість 3'-OH групи A76 tRNALeu та ОН-групи бічного ланцюга Тhr247, що відрізняється від результатів опублікованих розрахунків. На основі отриманих даних нами також запропонований механізм гідролізу Nva-A76 в LeuRSPh, схожий на представлений механізм для LeuRSTt, із різницею у просторовій орієнтації молекул води.