基于分子动力学模拟和马尔科夫状态模型的多 (A) 聚合酶基质选择机制的调查
Yongxin Jiang1, Xueyan Duan1, Jingxian Zheng1
1Key Laboratory for Molecular Enzymology and Engineering of Ministry of Education, Edmond Fischer Cell Signaling Laboratory, School of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China.
International journal of molecular sciences
|October 16, 2025
概括
聚 (A) 聚合酶 (PAP) 优先结合ATP,增强其稳定性和灵活性,以便有效合成RNA. 其他核三酸盐 (NTP) 导致PAP采用更开放的构造,阻碍基质结合和聚合.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 分子生物学分子生物学
- 计算生物学 计算生物学
背景情况:
- RNA聚合酶是基因表达和细胞过程的关键酶.
- 非模板依赖的RNA聚合酶在RNA合成中提供了灵活性,但它们的机制尚不清楚.
- 多 (A) 聚合酶 (PAP) 对核三酸盐 (NTP) 具有差异性的基质选择性,ATP > GTP > CTP > UTP,但根本原因尚不清楚.
研究的目的:
- 为了研究Poly (A) 聚合酶基质选择性背后的分子机制.
- 阐明不同的NTP如何影响PAP的结构,动态和催化效率.
- 为工程新型聚合物工艺提供理论见解.
主要方法:
- 高斯加速分子动力学 (500 ns)
- 稳定性分析是一种稳定性分析.
- 二次结构分析二次结构分析
- 用Poisson-Boltzmann和溶剂可访问表面积 (MM-PBSA) 计算的分子力学.
- 马尔科夫状态建模的模型
主要成果:
- ATP结合增加了PAP的结构灵活性和溶剂可访问的表面积,增强了蛋白质基质/溶剂相互作用.
- 其他NTP的聚合会诱导更开放的PAP构造,促进基质从活性部位释放.
- ATP结合促进了活性位子残留物 (225-230) 的构造转移到α螺旋体,增加了刚性和稳定性.
- ATP和GTP都与PAP进行额外的π-π堆叠相互作用,进一步稳定了酶.
结论:
- PAP的基质选择性是由NTP结合诱导的差异性形状变化控制的.
- ATP 结合优化了 PAP 的活性部位,以实现高效的催化和稳定性.
- 这些发现为理解聚合酶基质识别提供了分子基础,并指导了生物技术应用新型聚合酶的工程.
